Solar Photovoltaic Technology Basics

Inhaltsverzeichnis

Hunderttausende netzgekoppelte PV-Anlagen sind inzwischen in den Vereinigten Staaten installiert. Wenn Photonen auf eine PV-Zelle treffen, können sie von der Zelle reflektiert werden, durch die Zelle hindurchtreten oder von dem Halbleitermaterial absorbiert werden. Wenn das Halbleitermaterial genügend Sonnenlicht absorbiert, werden Elektronen aus den Atomen des Materials herausgelöst. Eine spezielle Behandlung der Materialoberfläche während der Herstellung macht die vordere Oberfläche der Zelle empfänglicher für die gelösten oder freien Elektronen, so dass die Elektronen auf natürliche Weise zur Oberfläche der Zelle wandern.

  • Das Kapitel wählt die beiden am meisten erforschten Dünnschicht-PV-Technologien, d.
  • Bei der Herstellung von Siliziumwafern und Dünnschichtsolarzellen spielt die Qualität der aufgebrachten Schichten eine entscheidende Rolle.
  • Dennoch haben experimentelle hocheffiziente Solarzellen im Fall von konzentrierenden Photovoltaikzellen bereits Wirkungsgrade von über 40 %, und die Wirkungsgrade steigen schnell, während die Massenproduktionskosten rapide sinken.
  • Sie präsentierten auch funktionale Ansätze sowie die technischen Details der RO-Einheit.
  • Organische Photovoltaik fällt in die Dünnschicht-Kategorie der Herstellung und arbeitet typischerweise im Bereich des 12-%-Wirkungsgrads, der niedriger ist als die 12–21 %, die normalerweise bei siliziumbasierten PVs zu sehen sind.

Eine neuere Anwendung Photovoltaik für Silizium-Photovoltaikzellen ist die Stromerzeugung, bei der Zellen in Reihe mit einer typischen Ausgangsleistung von jeweils 0,25 V verwendet werden und genügend Strom erzeugen, um zum Aufladen von Batterien verwendet zu werden. Serien-Parallel-Einheiten können verwendet werden, um in Bereichen, in denen keine andere Versorgungsquelle möglich ist, DV auf einem höheren Niveau zu liefern, das in AC 220 V umgewandelt werden kann. Dieses System kann zur Stromversorgung von entfernten Sensoren wie Wetterstationen verwendet werden und wird häufig in Satellitenstromversorgungen verwendet. Um die Leistung von PV-Zellen zu steigern, werden sie in Ketten miteinander verbunden, um größere Einheiten zu bilden, die als Module oder Paneele bezeichnet werden. Ein oder mehrere Arrays werden dann als Teil einer kompletten PV-Anlage an das Stromnetz angeschlossen. Aufgrund dieser modularen Struktur können PV-Systeme gebaut werden, um nahezu jeden Bedarf an elektrischer Energie zu decken, ob klein oder groß.

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Abbauprozesse Und -mechanismen Von PV-Kabeln Und -Steckverbindern

Polythiophene mit beispielloser photovoltaischer Leistung werden für organische Solarzellen entwickelt. Es wurde eine herausragende Effizienz von 17,2 % erreicht, was den neuen Effizienzrekord darstellt und einen großen Durchbruch für Polythiophen-basierte OSCs darstellt. Diese Arbeit profitiert von der intrinsischen strukturellen Einfachheit und synthetischen Zugänglichkeit von Polythiophenen und hat einen vielversprechenden Weg eröffnet, um leistungsstarke OSCs aus kostengünstigen Materialien zu erzielen. Die Effizienz, mit der PV-Zellen Sonnenlicht in Elektrizität umwandeln, variiert je nach Art des Halbleitermaterials und der PV-Zellentechnologie.

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Erfolgsgeschichten Der Photovoltaik

Auch in der Solarzellenfertigung eröffnen die Vertical-Cavity-Flächenemissionslaser-Heizsysteme von TRUMPF Photonic Components Vorteile. Zum Beispiel durch den Abbau von Energiebarrieren durch gezieltes Einbrennen der Kontakte auf der Solarzelle sowie durch Regenerationsprozesse zum Abbau von Defekten durch intensive Bestrahlung der Zelle und damit zur Effizienzsteigerung. Das obige Diagramm veranschaulicht den Betrieb einer einfachen Photovoltaikzelle, auch Solarzelle genannt. Solarzellen werden aus den gleichen Arten von Halbleitermaterialien wie Silizium hergestellt, die in der Mikroelektronikindustrie verwendet werden.

Dank des modularen Aufbaus können sie in Speicherlösungen unterschiedlichster Leistungsklassen eingesetzt werden. Zudem lassen sie sich problemlos in bestehende Batteriespeichersysteme integrieren und mit PV-Anlagen zu einem zukunftsorientierten System kombinieren. Der lokal begrenzte, geringe Wärmeeintrag sorgt für hochpräzise verzugsfreie Nähte. Ein Großteil der heutigen Forschung in Mehrfachverbindungszellen konzentriert sich auf Galliumarsenid als eine der Komponentenzellen. Unter konzentriertem Sonnenlicht haben solche Zellen Wirkungsgrade von etwa 35 % erreicht.

Konzentrator-Photovoltaik ist eine Technologie, die im Gegensatz zu herkömmlichen Flachplatten-PV-Systemen Linsen und gekrümmte Spiegel verwendet, um das Sonnenlicht auf kleine, aber hocheffiziente Mehrfachsolarzellen zu fokussieren. Diese Systeme verwenden manchmal Solartracker und ein Kühlsystem, um ihre Effizienz zu steigern. Die traditionellen OPV-Zellstrukturschichten bestehen aus einer halbtransparenten Elektrode, einer Elektronensperrschicht, einem Tunnelübergang, einer Löchersperrschicht und einer Elektrode, wobei die Sonne auf die transparente Elektrode trifft. OPV ersetzt Silber durch Kohlenstoff als Elektrodenmaterial, was die Herstellungskosten senkt und sie umweltfreundlicher macht. OPV sind flexibel, haben ein geringes Gewicht und funktionieren gut mit der Rolle-zu-Rolle-Fertigung für die Massenproduktion. Die aktuellen Wirkungsgrade reichen von 1–6,5 %, theoretische Analysen zeigen jedoch einen vielversprechenden Wirkungsgrad von über 10 %.

Dieser Gleichstrom kann zum Laden von Batterien verwendet werden, die wiederum Geräte mit Strom versorgen, die Gleichstrom verwenden. Nahezu der gesamte Strom wird in Stromübertragungs- und -verteilungssystemen als Wechselstrom bereitgestellt. Als Wechselrichter bezeichnete Geräte werden auf PV-Modulen oder in Arrays verwendet, um den Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln.