Wie man Sonnenenergie mithilfe von Sonnenkollektoren in Strom umwandelt

11. Oktober 2022

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1. Was ist eine Solarzelle (PV-Zelle)?

Als eine Art erneuerbare Energie bezeichnet Solarenergie die Umwandlung und Nutzung von Sonnenlicht. Über eine Energieumwandlungseinrichtung kann es direkt in thermische oder elektrische Energie umgewandelt werden. 

Photoelektrische Umwandlungsgeräte nutzen normalerweise den photovoltaischen Effekt ihrer Halbleiterkomponenten, um Sonnenenergie in Elektrizität umzuwandeln. Dies wird als Solar-Photovoltaik-Technologie bezeichnet. 

Der Vorgang der Umwandlung von Licht in Elektrizität wird als „photovoltaischer Effekt“ bezeichnet. Daher wird eine Solarbatteriezelle auch „Photovoltaikzelle“ genannt.

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2. Wie wandeln Solarzellen Sonnenenergie in Strom um?

Der in Solarzellen verwendete Halbleiter ist ein spezielles Material mit mittlerer elektrischer Leitfähigkeit zwischen einem Leiter und einem Isolator.

Das Halbleiteratom besteht aus einem positiv geladenen Kern und negativ geladenen Teilchen, den sogenannten Elektronen. Der Kern eines Halbleiter-Siliziumatoms ist von 4 Elektronen umgeben, die den Kern in einer festen Umlaufbahn umkreisen. Wenn dem Atom äußere Energie zugeführt wird, verlässt das Elektron seine Umlaufbahn und wird freigesetzt, wobei an seiner vorherigen Position ein „Loch“ zurückbleibt.

In einem reinen Siliziumkristall ist die Anzahl freier Elektronen und Löcher gleich. Wenn ein Siliziumkristall mit dreiwertigen Elementen wie Bor und Gallium dotiert wird, entsteht ein Halbleiter vom P-Typ mit einem überwiegenden Anteil an Löchern. Wenn es mit fünfwertigen Elementen wie Phosphor und Arsen dotiert ist, entsteht ein Halbleiter vom N-Typ mit einem überwiegenden Anteil an Leitungselektronen. Wenn die beiden Halbleitertypen in Kontakt kommen, entsteht ein PN-Übergang. Der PN-Übergang wirkt wie eine Wand und verhindert den Fluss von Elektronen und Löchern. Wenn Sonnenlicht auf die Solarzelle trifft, wandern die Elektronen, die Lichtenergie absorbieren, zum Halbleiter vom N-Typ und hinterlassen eine negative Ladung, während sich die Löcher zum Halbleiter vom P-Typ bewegen und eine positive Ladung hinterlassen. Auf diese Weise wird am PN-Übergang eine Spannung erzeugt. Dieses Phänomen ist der sogenannte „Photovoltaik-Effekt“.

Schweißen Sie Metalldrähte sowohl auf die P-Typ- als auch auf die N-Typ-Halbleiter und verbinden Sie sie mit einer Last. Elektrischer Strom fließt durch den externen Stromkreis und bildet so nacheinander Solarzellenelemente. Elektrische Spannung und Strom werden erzeugt, indem diese Elemente in Reihe oder parallel geschaltet werden, um elektrische Energie auszugeben. Diese in Reihe oder parallel geschalteten Komponenten werden „Solarmodule“ genannt.

3. Die Entwicklung von Solarzellen


Die globale Ölkrise Anfang der 1970er Jahre förderte die Entwicklung erneuerbarer Energiequellen. Das Solarpanel wurde auf der Erde immer häufiger eingesetzt. Seit der erste Testflug des weltweit ersten solarbetriebenen Flugzeugs 1974 in den USA erfolgreich abgeschlossen wurde, hat er eine Welle der Forschung zu solarbetriebenen Flugzeugen ausgelöst. Seitdem haben sich Solarzellen rasant entwickelt. 


Mit der Weiterentwicklung der Technologie wurde die photoelektrische Umwandlungseffizienz von Solarzellen verbessert und die Kosten erheblich gesenkt. Gegenwärtig treten die Entwicklung und Anwendung von Solarzellen allmählich in die Phase der Kommerzialisierung und Industrialisierung ein.


4. Anwendung von Sonnenkollektoren

Sonnenkollektoren sind in unserer täglichen Produktion und unserem Leben weit verbreitet. Die Verwendung von Solarpaneelen zur Stromversorgung von Geräten an Orten fernab von Stromnetzen ist eine großartige Möglichkeit, Energie zu sparen und Ihre Stromrechnung zu senken. 


In vielen Ländern haben die Menschen auf ihren Dächern Sonnenkollektoren installiert und sind mit wiederaufladbaren Batterien ausgestattet, um Haushaltsgeräte mit Strom zu versorgen. In Japan wurden Solarzellen in zivilen Industrien wie automatischen Lüftungs- und Klimaanlagen für Autos eingesetzt. 


BigBlue engagiert sich für die Forschung und Entwicklung von Solarmodulen im Verbraucherbereich, um das Problem des Stromverbrauchs im netzunabhängigen Leben der Menschen zu lösen. BigBlue Tragbare Solarmodule zeichnen sich durch geringe Größe und geringes Gewicht aus und werden häufig beim Camping, beim Reisen mit Wohnmobilen und mehr eingesetzt.   Erfahren Sie mehr>

 

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