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Sie haben wahrscheinlich Sonnenkollektoren auf Dächern in Ihrer Nachbarschaft gesehen, aber wissen Sie, wie sie tatsächlich zur Stromerzeugung eingesetzt werden? 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 Silizium-Solarzellen untersuchen, die Solarzellen, die die überwiegende Mehrheit der Sonnenkollektoren ausmachen.

Solarzellen erzeugen Energie in drei Schritten

Eine photovoltaische Solarzelle (PV) arbeitet in drei allgemeinen Schritten:

1. Licht wird absorbiert und stößt Elektronen los
2. Lose Elektronen fließen und erzeugen einen Strom
3. Der Strom wird erfasst und auf Drähte übertragen

Der photovoltaische Effekt ist ein komplizierter Prozess, aber diese drei Schritte sind die grundlegende Art und Weise, wie Sonnenenergie von Solarzellen in Sonnenkollektoren in nutzbaren Strom umgewandelt wird.

Solarzellen sind die Bausteine von Solarmodulen

Ein Solarmodul 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 „photovoltaischer Effekt“ bezeichnet, weshalb wir Solarzellen als „Photovoltaik“ bezeichnen.“

Solar-PV-Zellen erzeugen Strom, indem sie Sonnenlicht absorbieren und diese Lichtenergie verwenden, um einen elektrischen Strom zu erzeugen. Es gibt viele Photovoltaikzellen in einem einzigen Solarpanel, und der von allen Zellen erzeugte Strom summiert sich zu genügend Strom, um Ihr Zuhause mit Strom zu versorgen. Ein Standardpanel, das in einem Wohnsystem auf dem Dach verwendet wird, besteht aus 60 Zellen, die miteinander verbunden sind. Kommerzielle Solaranlagen verwenden häufig größere Module mit 72 oder mehr Photovoltaikzellen.

Arten von Solarzellen: monokristallin und polykristallin

Es gibt heute zwei Haupttypen von Solarzellen: monokristallin und polykristallin. 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. Auf der anderen Seite werden polykristalline Siliziumsolarzellen hergestellt, indem viele Scherben von Siliziumkristallen zusammengeschmolzen werden. Dies führt zu zwei wichtigen 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 photovoltaischen Effekt erzeugten Elektronen führt. Polykristalline Zellen haben Siliziumscherben, die in viele verschiedene Richtungen ausgerichtet sind, was den Stromfluss etwas erschwert. Sonnenkollektoren, die mit polykristallinen Solarzellen hergestellt werden, sind jedoch normalerweise kostengünstiger als monokristalline Optionen. Dies liegt daran, dass der Herstellungsprozess für eine polykristalline Zelle einfacher ist und weniger spezialisierte Prozesse erfordert.

Wie erzeugt eine Silizium-Solarzelle Strom?

Silizium-Solarzellen absorbieren durch den photovoltaischen Effekt Sonnenlicht und erzeugen fließenden Strom. Dieser Prozess variiert je nach Art der Solartechnologie, aber es gibt einige Schritte, die allen Solarzellen gemeinsam sind.

Schritt 1: Licht wird von der PV-Zelle absorbiert und stößt Elektronen ab

Zuerst trifft Licht auf eine Photovoltaikzelle und wird von dem halbleitenden Material absorbiert, aus dem sie besteht (normalerweise Silizium). Diese einfallende Lichtenergie bewirkt, dass Elektronen im Silizium losgeschlagen werden, was schließlich zum Solarstrom wird, den Sie in Ihrem Haus verwenden können.

Schritt 2: Elektronen beginnen zu fließen und erzeugen einen elektrischen Strom

Es gibt zwei Siliziumschichten, die in Photovoltaikzellen verwendet werden, und jede wird speziell behandelt oder „dotiert“, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, was bedeutet, dass eine Seite hat eine positive Nettoladung und eine hat eine negative Nettoladung. 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 eingefangen 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. An diesem Punkt können Elektronen als Strom durch die Verkabelung zu einem Solarwechselrichter und dann in Ihrem ganzen 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 benötigt, werden Solarzellen zu Sonnenkollektoren verschaltet, die in Gruppen installiert werden, um ein Solarenergiesystem zu bilden. Ein typisches Wohn-Solarpanel mit 60 Photovoltaik-Zellen kombiniert könnte überall von 220 bis über 400 Watt Leistung produzieren. 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 Solarmodulsystems wahrscheinlich mehrere hundert Solarzellen umfassen, die zusammenarbeiten, um elektrischen Strom zu erzeugen. Sie können den EnergySage Solarrechner verwenden, um sich ein Bild von den Einsparungen zu machen, die Sie durch eine Solarpanel-Installation erzielen können.

Installieren Sie noch heute Sonnenkollektoren, um mit der Erzeugung von Energie aus der Sonne zu beginnen

Photovoltaik-Solarzellen sind die Bausteine von Sonnenkollektoren, und jeder Immobilienbesitzer kann mit einer Solarpanel-Installation kostenlosen Strom aus der Sonne erzeugen. Auf dem EnergySage Solar Marketplace können Sie Ihre Immobilie registrieren, um Angebote für Solarinstallationen von qualifizierten Installateuren zu erhalten. Während alle Angebote Sonnenkollektoren aus Photovoltaik-Zellen beinhalten, kann sich die Panel-Leistung je nach Gerätequalität ändern. Wenn Sie speziell daran interessiert sind, Angebote für hocheffiziente Sonnenkollektoren zu sehen, Hinterlassen Sie einfach eine Notiz in Ihrem Profil, damit Installateure sie sehen können.