Panels Photovoltaische Solarenergie

Arten von photovoltaischen Zellen

Arten von photovoltaischen Zellen

Photovoltaikzellen sind dafür verantwortlich, Sonnenstrahlung in Form von Gleichstrom in elektrische Energie umzuwandeln. Fotozellen sind ein unverzichtbares Element für diese Art von erneuerbarer Energie.

Abhängig von der Art und den Eigenschaften der verwendeten Materialien gibt es verschiedene Arten von Fotozellen. Der gebräuchlichste Typ ist die kristalline Siliziumzelle (Si). Dieses Material wird je nach Herstellungsverfahren des Siliziumbarrens in Form einer Scheibe, einkristallin oder polykristallin, in sehr dünne Schichten geschnitten.

Die erste im industriellen Bereich hergestellte kristalline Zelle ist die aus reinem einkristallinem Silizium. Diese Solarzellentypen weisen eine gute Energieeffizienz auf, sind jedoch teurer als andere Typen. Aus diesem Grund haben sie derzeit einen moderaten Umsetzungsgrad.

Die in Reihe geschalteten Photovoltaikzellen bilden ein Solarpanel. In diesem Fall ein Photovoltaik-Solarpanel.

Monokristalline und polykristalline Solarzellen

Monokristalline Solarzellen haben normalerweise eine quadratische Form mit abgerundeten Ecken. Früher hatten sie eine Kreisform. Dies ist auf den Wachstumsprozess des einkristallinen Siliziumkristalls zurückzuführen, der eine zylindrische Form aufweist.

Einkristalline und polykristalline Photovoltaikzellen

Bei der Herstellung von polykristallinem Silicium wird Silicium in einer rechteckigen Form langsam erstarren gelassen, und es wird ein rechteckiger Feststoff mit vielen Kristallen erhalten, aus dem polykristalline Zellen entstehen. Diese Zelltypen weisen eine geringere Leistung als monokristalline Zellen auf, weisen jedoch derzeit eine starke Implantation auf, da sie geringere wirtschaftliche Kosten verursachen als monokristalline Zellen.

Mit weniger Implementierung können wir auf dem Markt Photovoltaik-Module finden, die als "Dünnschicht" bezeichnet werden. Diese werden nicht mit einzelnen Zellen hergestellt, sondern in Form von durchgehenden Bändern, in denen eine dünne Schicht aus amorphem Silizium (a-Si), 1 oder 2 Mikrometer dick, auf einem geeigneten Substrat (Glas oder Kunstharze) abgeschieden wird, wodurch a durchgehende Platte, die keine inneren Verbindungen benötigt.

Ein Merkmal dieser Zellen ist, dass die Photonen, die mit keinem Elektron kollidieren, sie aufgrund ihrer geringen Dicke kreuzen, was das Design von Panels mit verschiedenen überlappenden Schichten ermöglicht, die als Tandem (zwei Schichten) oder Triple Junction (drei Schichten) bezeichnet werden. .

Amorphe Siliziumzellen haben eine Ausbeute von ungefähr der Hälfte von kristallinen Zellen, und daher beginnen andere Arten von Halbleitern, im wesentlichen Kupfer und Indiumselenur (CIS), bei der Herstellung von Dünnschichtzellen verwendet zu werden. oder Cadmiumtellur (CdTe).

SiliziumAls innovative Technologien bei der Herstellung von Photovoltaikzellen werden wir die sogenannten "HIT-Zellen" (Heterojunction with Intrinsic Thin Layer) hervorheben. Dieser Begriff bezieht sich auf eine Technik, die auf der Überlagerung von Halbleiterschichten unterschiedlicher "Lücke" wie amorphem Silizium in Kombination mit kristallinen Siliziumzellen oder Cadmiumtellur usw. basiert.

Dies verbessert die Energieeffizienz von Solarzellen und erweitert das Spektrum der nutzbaren Sonnenstrahlung, da jeder der Halbleiter für einige der elektromagnetischen Spektralbänder besonders empfindlich ist.

Dünnschichtsolarzelle

Eine Solarfilmzelle ist eine Solarzelle, die durch Abscheiden einer oder mehrerer dünner Schichten aus Photovoltaikmaterial auf einem Substrat hergestellt wird. Diese Art von Photovoltaikzelle wird auch als Dünnschicht-Photovoltaikzelle bezeichnet. Der Dickenbereich dieser Schicht ist sehr breit und variiert von einigen Nanometern bis zu einigen zehn Mikrometern.

Viele der Photovoltaik-Materialien werden mit unterschiedlichen Abscheideverfahren auf verschiedenen Substraten hergestellt. Dünnschichtsolarzellen werden üblicherweise nach dem verwendeten Photovoltaikmaterial klassifiziert:

  • Farbstoffsensibilisierte Solarzellen (DSC) und andere organische Solarzellen.
  • Indisches Kupfergallium und -selen (GUS oder CIGS)
  • Cadmiumtellurid (CdTe)
  • Amorphes Silizium (a-Si) und anderes Dünnschichtsilizium (TF-Si)

Solare Konzentrationssysteme

Eine weitere technologische Innovationslinie, die in den letzten Jahren entwickelt wurde, ist die sogenannte Solarkonzentrationstechnik, mit der die Nutzung erneuerbarer Energien pro Quadratmeter Photovoltaik-Modul verbessert werden kann.

Diese Technologie basiert auf der Konzentration der Sonnenstrahlung auf einer kleinen Oberfläche (der Photovoltaikzelle) durch einen optischen Konzentrator. Beispielsweise durch eine Fresnellinse (Lupeneffekt) oder einen Reflektor, beispielsweise einen einfachen Spiegel, mit dem eine deutliche Erhöhung der einfallenden Sonnenstrahlung und damit eine größere Energieeffizienz des Systems erreicht werden kann. Diese Technik wird auch als Solarofen bezeichnet.

In jedem Fall haben die Konzentrationssysteme den Nachteil, dass sie fast nur direkte Sonnenstrahlung nutzen. Daher ist es bei den Konzentrationspanels unerlässlich, präzise Überwachungssysteme zu verwenden.

Derzeit bietet der Markt einige Photovoltaikmodule mit Punkt-Fresnel-Konzentratorsystemen und anderen in demselben Modul integrierten scheibenparabolischen Konzentratoren an, die die in die Zelle einfallende Strahlung bis zu 500-fach erhöhen und damit die Produktion erheblich steigern können Energie pro Einheitszellenoberfläche.

 

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Referenzen

Geändert am: 26. September 2019