Ogniwo słoneczne: jak wytwarza energię elektryczną?

W słoneczne dni krzemowe ogniwo słoneczne może wykorzystać szczególnie dużą ilość energii słonecznej i zamienić ją w energię elektryczną.

Zdjęcie: reimax16 / Fotolia

Krystaliczne ogniwo słoneczne zwykle składa się z dwóch warstw krzemu – w sumie o grubości od dwóch do trzech dziesiątych milimetra. Po słonecznej stronie ogniwa słonecznego krzem jest celowo przeplatany atomami fosforu. Mówiąc prościej, atomy fosforu mają o jeden ujemny elektron za dużo, więc są naładowane ujemnie. Atomy boru znajdują się po drugiej stronie komórki. Mają o jeden elektron za mało, więc są naładowane dodatnio. W ogniwie słonecznym warstwy ujemna i dodatnia stykają się ze sobą.

Jak ogniwo słoneczne generuje energię elektryczną??

Już w 1839 roku francuski fizyk Alexandre Edmond Becquerel dokonał sensacyjnego odkrycia: gdy światło (zdjęcie) pada na pewne substancje, powstaje napięcie (woltaiczne). Po tym odkryciu minęło 120 lat, zanim fotowoltaika stała się źródłem energii dla pierwszych satelitów i statków kosmicznych. W międzyczasie ogniwa słoneczne stały się popularnym dostawcą energii elektrycznej dla oszczędzających energię we własnych domach. Ale jak właściwie działa ogniwo słoneczne??
Kiedy światło pada na komórkę, elektrony są wprawiane w ruch. Gdy już ruszą, przeskakują granicę z warstwy ujemnej do warstwy dodatniej, gdzie brakuje elektronów - inni przesuwają się w górę. Elektrony migrują z powrotem do swojej starej warstwy na spodzie ogniwa przez metalową siatkę (palc kontaktowy), kabel i płytkę nośną (kontakt). Gdy obwód jest zamknięty, płynie prąd elektryczny.

Światło rozluźnia elektrony w warstwie przyściennej (zielone), które przepływają z powrotem na zewnątrz żarówki.

Zdjęcie: DAS HAUS / Andreas Schiebel

Im więcej promieni świetlnych uderza w elektrony, tym więcej energii elektrycznej wytwarza ogniwo słoneczne. Jeśli więc słońce świeci mocniej, ogniwa słoneczne również wytwarzają więcej energii elektrycznej. Przy stałym napromieniowaniu zysk mocy zależy wyłącznie od powierzchni. Im większa powierzchnia ogniw słonecznych, tym wyższa siła prądu.
Wskazówka: System słoneczny zawsze się opłaca: nawet jeśli rozmiar ma znaczenie w przypadku systemów słonecznych, możesz produkować zrównoważoną energię elektryczną za pomocą mini systemów fotowoltaicznych.

Jaką energię elektryczną generuje ogniwo słoneczne?

Ogniwo słoneczne wytwarza prąd stały, który jest również magazynowany w bateriach. Urządzenie zasilające, zwane również falownikiem, zamienia generowany prąd stały na prąd przemienny (napięcie przemienne 230 V). Wytworzona energia elektryczna jest w całości dostarczana do sieci publicznej. Jest to wynagradzane zgodnie z „Ustawą o odnawialnych źródłach energii” (EEG).

Energia elektryczna przepływa z ogniwa słonecznego za pośrednictwem kontrolerów ładowania i falowników do akumulatora lub sieci energetycznej.

Zdjęcie: DAS HAUS / Andreas Schiebel

Wskazówka: Samo ogniwo słoneczne nie może przechowywać energii elektrycznej, po prostu ją dostarcza. Chyba że zainstalujesz również system magazynowania energii dla fotowoltaiki. Może to być również dobra alternatywa dla zielonej energii elektrycznej z sieci energetycznej.

Jak zbudowany jest moduł słoneczny?

Ogniwo słoneczne nie może działać na zewnątrz bez ochrony. Ogniwa słoneczne muszą być pod osłoną: moduł słoneczny. Kilka ogniw słonecznych jest połączonych razem, tworząc jednostkę w module. Komórki krystaliczne są zatem ustawione w szeregu i połączone ze sobą. Poszczególne pasma są pakowane w folię z tworzywa sztucznego i umieszczane między dwiema szklanymi płytkami. Następnie technologia cienkowarstwowa wytwarza, że ​​tak powiem, dużą komórkę, gdy szklana płyta jest odparowywana.
 

Uzyskaj oferty od ekspertów tutaj:

Jakie są rodzaje ogniw słonecznych?

Istnieją różne rodzaje ogniw słonecznych, które przedstawimy poniżej.
 

Krystaliczne ogniwo słoneczne

Ogniwa krystaliczne prawie nie tracą swojej wydajności nawet przez dziesięciolecia. Ogniwa stanowią około 80 procent światowej produkcji. Istnieją dwa rodzaje komórek.

  • Ogniwo słoneczne monokrystaliczne: Materiałem wyjściowym jest drogi krzem o wysokiej czystości, który jest ekstrahowany ze stopionego krzemu w czasochłonnym i kosztownym procesie, prasowany w pręty i krojony na plastry o średnicy do 12 centymetrów. W monokrysztale wszystkie atomy są wyrównane w ten sam sposób. Ogniwa od niebieskiego do czarnego, które na życzenie mogą być również zabarwione na inny kolor, mają wydajność od 20 do 22 procent.
     
  • Multikrystaliczne ogniwo słoneczne: Polikrzem produkowany przemysłowo jest tańszy niż produkcja monokryształów. Wydajność niebieskawych ogniw wynosi od 15 do 20 procent.
Przeczytaj więcej interesujących artykułów tutaj Porady dla gospodarstw domowych Porównanie pryszniców słonecznych: Wybór najlepszego do swoich celów Wyświetlacz energii i klimatu Kolektor słoneczny: Dobra alternatywa dla fotowoltaiki? Przedstawione przez Energia i klimat Mini systemy fotowoltaiczne: każdy może zbierać słońce

Amorficzne ogniwo słoneczne

Tańsze ogniwa amorficzne nadają się do ogrodzeń wodnych w ogrodzie, na wagę domową, a także na duże elewacje. Jeśli przestrzeń na duży układ słoneczny jest ograniczona, ogniwa krystaliczne działają efektywniej.
Ogniwo amorficzne jest zbudowane w następujący sposób: Warstwa generująca elektryczność jest odparowywana na szklanej płycie. Atomy nie są już przechowywane w strukturze krystalicznej, ale w sposób nieuporządkowany (amorficzny). Proces ten wymaga stosunkowo niewielkiej ilości krzemu, co obniża cenę ogniwa słonecznego. W porównaniu do ogniw krystalicznych o grubości od 0,2 do 0,3 milimetra, ogniwa cienkowarstwowe mierzą tylko od 0,01 do 0,05 milimetra. Ogniwa są brązowe lub antracytowe i mają wydajność około ośmiu procent. Wydajność ogniw amorficznych spada z biegiem lat: po 20 latach wynosi około 70 procent początkowej wydajności ogniwa słonecznego. W ponure dni ogniwa amorficzne dostarczają więcej energii elektrycznej niż inne ogniwa słoneczne.

Fotowoltaika sprawdza się również wtedy, gdy jest mało miejsca: Nowoczesne moduły fotowoltaiczne można dyskretnie zainstalować na dachu tarasu lub zadaszenia.

Zdjęcie: epr / solarcarporte.de

Które ogniwa słoneczne mają najwyższą wydajność?

Jak wyjaśniono powyżej, monokrystaliczne ogniwo słoneczne osiąga najwyższą wydajność, a następnie polikrystaliczne ogniwa słoneczne. Jednak zalety modułów monokrystalicznych są kompensowane wysokimi nakładami energii i kosztami hodowli kryształów krzemu. Nowszy rozwój może mieć tutaj duży potencjał: moduły quasi-monokrystaliczne. Są to moduły polikrystaliczne, które dzięki specjalnemu systemowi sterowania mają właściwości zbliżone do modułów monokrystalicznych podczas wzrostu kryształów.
Wydajność substancji nie może być dalej rozwijana do woli i ma naturalne ograniczenia - ponieważ materiał może przetwarzać tylko określone długości fal światła. W przypadku modułów z krzemu monokrystalicznego najwyższy możliwy do osiągnięcia stopień sprawności wynosi około 29 do 33 procent - teoretycznie. Ponieważ nowe technologie stwarzają również nowe możliwości. Na przykład tak zwane tandemowe ogniwa słoneczne mogą zwiększyć wydajność, stosując prostą zasadę: jeśli ułożysz na sobie różne materiały dla różnych części widma światła, wydajność również wzrośnie. W ten sposób osiągnięto już ponad 40 procent, ponad 80 procent jest do pomyślenia na przyszłość.

Zostaw Swój Komentarz

Please enter your comment!
Please enter your name here