Photovoltaik Funktionsweise

Fotovoltaik-Funktionalität

Photovoltaikfunktion: Leicht verständliche Erläuterung! Photovoltaik beruht auf der Möglichkeit der direkten Umwandlung von bestimmten Stoffen in Elektrizität. Das nicht leitfähige Halbleitermaterial wird in einer Zelle zum Stromleiter, indem die aus dem nicht leitfähigen Kristallkomposit durch die Absorbtion eines Fotons freigesetzt werden. Ihre kinetische Energie, die sie absorbieren, formt den produzierten elektrischen Energieträger.

Das Photon muss in einem genau begrenzten, stoffabhängigen Abstand sein. Fotonen mit zu viel oder zu wenig Strom leisten keinen Beitrag zur Energieerzeugung. Ein Photon hat eine direkte Proportionalität zu seiner Häufigkeit. Auf der Suche nach neuen Werkstoffen als Ersatz für das heute gebräuchlichste Silicium wird die Suche nach neuen Werkstoffen intensiviert.

Dies gibt an, wie rasch die Elektroden aus dem leitfähigen in den nicht leitfähigen Aggregatzustand zurück fallen. Die immer noch niedrige Effizienz der Bio-Photovoltaik ist darauf zurückzuführen, dass diese Rekombinationsquote bei Org. In der Regel wird nur ein einziger Inverter eingesetzt, der den von allen Photovoltaikmodulen kommenden Solarstrom aufnimmt.

Dabei wird die Photovoltaik-Anlage grundsätzlich in eine große Anzahl von kleinen, von einander unabhängigen Systemen unterteilt. Jedoch sind die Verkabelungskosten wesentlich größer und die Verdrahtung wesentlich aufwendiger. Fast alle Photovoltaiksysteme in Deutschland sind an das Netz angebunden. Isolierte Systeme ohne Netzanschluss sind in vielen Fällen in Staaten verbreitet, in denen die Photovoltaik zur Versorgung von Dörfern eingesetzt wird, die nicht an das Netz angebunden sind.

Problematisch ist der Netzkontakt, weil das Netzwerk die fluktuierende Energie der Photovoltaik kompensieren muss. Stand-Alone-Systeme sind heute nur noch dort interessant, wo der produzierte elektrische Energieträger unmittelbar und kontinuierlich genutzt werden kann. In der Photovoltaik steckt noch enormes Verbesserungspotenzial. Als erstes soll es darum gehen, kostengünstigere Werkstoffe zu entwickeln, die mindestens die gleichen Leistungen haben.

Mit effizienten Stromspeichern können die Anwendungsmöglichkeiten der Photovoltaik deutlich erweitert werden.

Fotovoltaik

Dies ist die unmittelbare Umsetzung von Sonnenstrahlung in Strom mittels Sonnenzellen. Funktionsweise einer Solar-Zelle? Solarmodule sind aus unterschiedlichen Materialien aufgebaut. Bei Halbleitern handelt es sich um Substanzen, die unter Einwirkung von Strahlung oder Hitze leitend werden und bei niedrigen Außentemperaturen dämmen. Mehr als 95 Prozent aller weltweit hergestellten Zellen werden aus dem Halbleiterwerkstoff Silicium (Si) hergestellt.

Das Halbleiter-Material wird zur Produktion einer Solar-Zelle "dotiert". Dabei handelt es sich um die gezielte Einführung von Chemikalien, mit denen entweder ein positiver Überladungsträger (p-leitende Halbleiterschicht) oder ein negativer Überladungsträger (n-leitende Halbleiterschicht) im Halbleiterwerkstoff erreicht werden kann. Die Anzapfung einer elektrischen Versorgungsspannung kann über metallische Kontakte erfolgen. Die abzapfbare Solarzellenspannung ist abhÃ?ngig vom verwendeten Halbleiter.

Dabei ist die Anschlussspannung nur geringfügig von der Lichtbestrahlung beeinflusst, während der Lichtstrom mit zunehmender Helligkeit zunimmt. Der Stromverbrauch (Produkt aus Nennstrom und Spannung) einer Solarzellen ist von der Temperatur abhängt. Die Effizienz gibt an, wie viel von der abgestrahlten Menge an Licht in verwertbare Elektroenergie umgerechnet wird. Für die Produktion von einkristallinen Silizium-Zellen wird ein hochreiner Halbleiterwerkstoff verwendet.

Durch diese Kristallfehler sinkt der Ertrag der Zelle. Damit für die verschiedenen Einsatzbereiche passende elektrische Leitungen oder Ausgänge zur Verfügung stehen, werden die einzelnen Solarmodule zu grösseren Baugruppen zusammengeschaltet. Die Reihenschaltung der Küvetten führt zu einer erhöhten elektrischen Leistung, die parallele Schaltung zu einem erhöhten Durchfluss. In der Regel sind die untereinander verbundenen Solarmodule in transparentes Ethylen-Vinylacetat eingegossen, das mit einem Gestell aus Alu oder rostfreiem Stahl ausgestattet und auf der Vorderseite mit Klarglas umhüllt ist.

Neben der Produktionsoptimierung wird auch an der Effizienzsteigerung gearbeitet, um den Preis von Solarmodulen zu senken. Da die Licht-Quanten (Photonen) nicht genügend Leistung haben, um Ladungen zu "aktivieren", kann ein bestimmtes Teil der Strahlenenergie nicht ausgenutzt werden. Andererseits wird eine gewisse Menge überschüssiger Photonenenergie in Hitze und nicht in elektr.

Als Dämpfungsmechanismen sind auch die elektrischen Verluste im Halbleitermaterial und in den Verbindungsleitungen zu erwähnen. Individuelle Verlust-Mechanismen (Photonen mit zu wenig Leistung werden nicht aufgenommen, überschüssige Photonenenergie wird in Hitze umgewandelt) können nicht weiter verbessert werden, da sie durch das eingesetzte physikalische Grundmaterial vorbestimmt sind. Konzentrator-Zellen: Durch den Einsatz von Spiegel- und Linsen-Systemen wird eine hohe Lichtstärke auf die Solarzelle eingelenkt.

Inversionsschichtzellen: Das interne Spannungsfeld wird nicht durch einen p-n-Übergang sondern durch den übergang einer feinen oxidischen Schicht zu einem Halbleitermaterial generiert. Mit nanostrukturierten Zellen: In Zukunft werden weitere Nanostrukturen auf den Markt kommen.

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