Photovoltaik

Wie funktioniert eine Photovoltaik-Solarzelle

Sie haben wahrscheinlich Sonnenkollektoren auf Dächern in Ihrer Nachbarschaft gesehen, aber wissen Sie, wie sie tatsächlich zur Stromerzeugung funktionieren? In diesem Artikel werfen wir einen Blick darauf, was eine Photovoltaik-Solarzelle ist – die Technologie hinter einem Solarpanel, die es ermöglicht, Energie aus der Sonne zu erzeugen. Insbesondere werden wir die Wissenschaft der Siliziumsolarzellen untersuchen, wobei die Solarzellen die überwiegende Mehrheit der Solarmodule ausmachen.

Solarzellen produzieren Energie in drei Schritten

Eine Photovoltaik-Solarzelle arbeitet in drei allgemeinen Schritten:

  • Licht wird absorbiert und wirft Elektronen los
  • Lose Elektronen fließen und erzeugen einen Strom
  • Der Strom wird erfasst und auf Drähte übertragen

Der photovoltaische Effekt ist ein komplizierter Prozess, aber diese drei Schritte sind die grundlegende Methode, mit der Sonnenenergie von Solarzellen in Sonnenkollektoren in nutzbaren Strom umgewandelt wird.

Solarzellen sind die Bausteine ​​von Sonnenkollektoren

Ein Solarpanel besteht aus sechs verschiedenen Komponenten, aber die wohl wichtigste ist die Photovoltaikzelle, die tatsächlich Strom erzeugt. Die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie durch eine Solarzelle wird als „Photovoltaikeffekt“ bezeichnet, weshalb wir Solarzellen als „Photovoltaik“ bezeichnen.

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Solar-PV-Zellen erzeugen Strom, indem sie Sonnenlicht absorbieren und diese Lichtenergie zur Erzeugung von elektrischem Strom verwenden. Es gibt viele Photovoltaikzellen in einem einzigen Solarpanel, und der Strom, der von allen Zellen zusammen erzeugt wird, summiert sich zu genug Strom, um Ihr Haus mit Strom zu versorgen.

Bei einem Standardpanel, das in einem Wohnsystem auf dem Dach verwendet wird, sind 60 Zellen miteinander verbunden. In kommerziellen Solaranlagen werden häufig größere Module mit 72 oder mehr Photovoltaikzellen verwendet.

Arten von Solarzellen: monokristallin und polykristallin

Es gibt zwei Haupttypen von Solarzellen, die heute verwendet werden: monokristalline und polykristalline. Während es andere Möglichkeiten gibt, Solarzellen herzustellen (z. B. Dünnschichtzellen, organische Zellen oder Perowskite), sind monokristalline und polykristalline Solarzellen bei weitem die häufigsten Wohn- und Geschäftsoptionen.

Eine monokristalline Solarzelle besteht aus einem Einkristall des Elements Silizium. Andererseits werden polykristalline Siliziumsolarzellen hergestellt, indem viele Scherben von Siliziumkristallen zusammengeschmolzen werden. Dies führt zu zwei wesentlichen Unterscheidungsmerkmalen zwischen Mono- und Polyzellen.

In Bezug auf die Effizienz sind monokristalline Solarzellen im Allgemeinen höher als ihre polykristallinen Gegenstücke. Dies ist auf die Verwendung eines einzelnen, ausgerichteten Siliziumkristalls zurückzuführen, was zu einem leichteren Fluss der durch den Photovoltaikeffekt erzeugten Elektronen führt.

Polykristalline Zellen haben Siliziumscherben, die in vielen verschiedenen Richtungen ausgerichtet sind, was den Stromfluss etwas erschwert. Solarmodule aus polykristallinen Solarzellen sind jedoch in der Regel kostengünstiger als monokristalline Optionen. Dies liegt daran, dass der Herstellungsprozess für eine polykristalline Zelle einfacher ist und weniger spezialisierte Prozesse erfordert.

Wie erzeugt eine Siliziumsolarzelle Strom?

Siliziumsolarzellen absorbieren durch den Photovoltaikeffekt Sonnenlicht und erzeugen fließenden Strom. Dieser Prozess variiert je nach Art der Solartechnologie, es gibt jedoch einige Schritte, die allen Photovoltaik-Solarzellen gemeinsam sind.

Schritt 1: Licht wird von der PV-Zelle absorbiert und wirft Elektronen los
Erstens trifft Licht auf eine Photovoltaikzelle und wird von dem Halbleitermaterial absorbiert, aus dem es besteht (normalerweise Silizium). Diese einfallende Lichtenergie führt dazu, dass Elektronen im Silizium losgeschlagen werden, was schließlich zu Solarstrom wird, den Sie in Ihrem Haus verwenden können.

Schritt 2: Elektronen beginnen zu fließen und erzeugen elektrischen Strom
In Photovoltaikzellen werden zwei Siliziumschichten verwendet, und jede wird speziell behandelt oder „dotiert“, um ein elektrisches Feld zu erzeugen. Dies bedeutet, dass eine Seite eine positive Nettoladung und eine negative Nettoladung aufweist. Dieses elektrische Feld bewirkt, dass lose Elektronen in eine Richtung durch die Solarzelle fließen und einen elektrischen Strom erzeugen.

Schritt 3: Der elektrische Strom wird erfasst und mit anderen Solarzellen kombiniert
Sobald ein elektrischer Strom durch lose Elektronen erzeugt wird, sammeln Metallplatten an den Seiten jeder Solarzelle diese Elektronen und übertragen sie auf Drähte. Zu diesem Zeitpunkt können Elektronen als Elektrizität durch die Verkabelung zu einem Solarwechselrichter und dann in Ihrem gesamten Haus fließen.

Viele Photovoltaikzellen produzieren zusammen Solarstrom für Ihr Zuhause

Eine Photovoltaikzelle allein kann nicht genug nutzbaren Strom für mehr als ein kleines elektronisches Gerät produzieren. Um die Energiemenge zu erzeugen, die ein Haus möglicherweise benötigt, werden Solarzellen zu Solarmodulen zusammengeschraubt, die in Gruppen zu einem Solarsystem installiert werden.

Ein typisches Solarmodul für Privathaushalte mit 60 kombinierten Photovoltaikzellen kann eine Leistung von 220 bis über 400 Watt erzeugen.

Abhängig von Faktoren wie Temperatur, Sonnenstunden und Stromverbrauch benötigen Immobilienbesitzer unterschiedliche Mengen an Sonnenkollektoren, um genügend Energie zu produzieren.

Unabhängig davon wird die Installation eines Solarpanelsystems wahrscheinlich mehrere hundert Photovoltaik-Solarzellen umfassen, die zusammenarbeiten, um elektrischen Strom zu erzeugen. Mit dem EnergySage Solar Calculator können Sie sich ein Bild von den Einsparungen machen, die Sie durch eine Solarpanel-Installation erzielen können.

Installieren Sie noch heute Sonnenkollektoren, um Energie aus der Sonne zu erzeugen

Photovoltaik-Solarzellen sind die Bausteine ​​von Solarmodulen, und jeder Eigentümer kann mit einer Solarmodul-Installation kostenlosen Strom aus der Sonne erzeugen. Auf dem EnergySage Solar Marketplace können Sie Ihre Immobilie registrieren, um Angebote für Solaranlagen von qualifizierten Installateuren zu erhalten.

Während alle Angebote Sonnenkollektoren aus Photovoltaikzellen betreffen, kann sich die Leistung der Module je nach Gerätequalität ändern. Wenn Sie speziell an Angeboten für hocheffiziente Solarmodule interessiert sind, hinterlassen Sie einfach eine Notiz in Ihrem Profil, damit die Installateure sie sehen können.