Solare Energie

Die durch den direkten Einfall von Sonnenlicht auf Photovoltaikzellen erzeugte Elektrizität wird als Solarelektrizität bezeichnet.

Solarelektrizität

Wenn Sonnenlicht auf Photovoltaikzellen fällt, wird Solarelektrizität erzeugt. Deshalb wird dies auch als photovoltaische Solaranlage oder PV-Solaranlage bezeichnet.

Grundsätze der Solarelektrizität

Die Erzeugung von Elektrizität durch die Nutzung von Sonnenergie basiert auf dem photovoltaischen Effekt. Im photovoltaischen Effekt erzeugt eine Halbleiter-pn-Übergangsschicht elektrisches Potential, wenn sie dem Sonnenlicht ausgesetzt ist. Dafür wird die n-Typ-Halbleiterschicht des Übergangs sehr dünn gemacht. Sie ist weniger als 1 µm dick. Die obere Schicht ist die n-Schicht. Wir bezeichnen sie in der Regel als Emitter der Zelle.

Die untere Schicht ist die p-Typ-Halbleiterschicht und sie ist viel dicker als die obere n-Schicht. Sie kann mehr als 100 µm dick sein. Wir bezeichnen diese untere Schicht als Basis der Zelle. Die Depletionsschicht entsteht an der Verbindung dieser beiden Schichten aufgrund unbeweglicher Ionen.

Wenn Sonnenlicht auf die Zelle trifft, erreicht es leicht den pn-Übergang. Der pn-Übergang absorbiert die Photonen des Sonnenlichts und produziert somit Elektronen-Loch-Paare im Übergang. Tatsächlich regt die mit dem Photon verbundene Energie die Valenzelektronen der Halbleiter-Atome an, sodass die Elektronen vom Valenzband in das Leitungsband springen und dabei Löcher hinterlassen.

Die freien Elektronen, die sich in der Depletionsschicht befinden, gelangen leicht in die obere n-Schicht, da sie von den positiven Ionen in der Depletionsschicht angezogen werden. Auf dieselbe Weise gelangen die Löcher, die sich in der Depletionsschicht befinden, leicht in die untere p-Schicht, da sie von den negativen Ionen in der Depletionsschicht angezogen werden. Dieses Phänomen erzeugt einen Ladungsunterschied zwischen den Schichten und führt zu einer kleinen Spannungsdifferenz zwischen ihnen.

Die Einheit solcher Kombinationen aus n-Typ- und p-Typ-Halbleitermaterialien zur Erzeugung einer Spannungsdifferenz im Sonnenlicht wird als Solarzelle bezeichnet. Silicium wird normalerweise als Halbleitermaterial für die Herstellung solcher Solarzellen verwendet.

Leitfähige Metallstreifen, die an die Zellen angebracht sind, nehmen die Solarzelle oder Photovoltaikzelle nicht in der Lage, die gewünschte Elektrizität zu erzeugen, sondern nur eine sehr kleine Menge. Daher werden zur Gewinnung der gewünschten Elektrizitätsmenge die erforderliche Anzahl solcher Zellen sowohl parallel als auch in Reihe verbunden, um ein Solarmodul oder Photovoltaikmodul zu bilden. Tatsächlich ist nur Sonnenlicht nicht der Hauptfaktor. Der Hauptfaktor ist Licht oder ein Strahl von Photonen, um Elektrizität in der Solarzelle zu erzeugen. Daher kann eine Solarzelle auch bei bewölktem Wetter und bei Mondschein arbeiten, aber dann wird die Stromproduktionsrate geringer, da sie von der Intensität des einfallenden Lichtstrahls abhängt.

Anwendung der Solarelektrizität

Ein Solarelektroenergieerzeugungssystem ist nützlich für die Produktion einer moderaten Menge an Energie. Das System funktioniert, solange eine gute Intensität natürlichen Sonnenlichts vorhanden ist. Der Ort, an dem die Solarmodule installiert sind, sollte frei von Hindernissen wie Bäumen und Gebäuden sein, andernfalls wirkt der Schatten auf die Solarpaneele die Leistung des Systems beeinträchtigend. Es ist eine allgemeine Ansicht, dass Solarelektrizität eine unpraktische Alternative zur herkömmlichen Stromquelle ist und nur dann verwendet werden sollte, wenn keine traditionelle Alternative zur herkömmlichen Stromquelle verfügbar ist. Aber das ist nicht der tatsächliche Fall. Oft scheint Solarelektrizität eine kostengünstigere Alternative zu anderen traditionellen Alternativen zur herkömmlichen Elektrizität zu sein.

Zum Beispiel: Es ist immer wirtschaftlich, eine Solartechnik oder eine Solarenergiequelle zu installieren, wo es schwierig und teuer ist, einen Anschluss an die lokale Elektrizitätsversorgung zu bekommen, wie in einem entfernten Garten, Schuppen oder Garage, wo kein standardisierter Elektrizitätsanschluss verfügbar ist. Das Solarelektrizitätssystem ist zuverlässiger und ununterbrochen, da es nicht von unerwünschten Stromausfällen durch eine Elektrizitätsversorgungsgesellschaft betroffen ist. Für die Errichtung einer mobilen elektrischen Energiequelle, für moderate Energiebedarfe, ist das Solarmodul eine gute Wahl. Es kann nützlich sein, während des Campens, bei Arbeiten an Outdoor-Standorten. Es ist die effektivste Methode, um grüne Energie für unsere eigenen Zwecke und möglicherweise zum Verkauf überschüssiger Energie an Kunden zu erzeugen, aber für die kommerzielle Stromerzeugung werden die Investitionen und der Umfang des Systems groß genug. In diesem Fall wird die Fläche des Projekts viel größer als bei konventionellen Systemen. Obwohl für die Betrieb von wenigen Lichtern und niedrigenergieverbrauchenden elektrischen Geräten wie Laptop-Computern, tragbaren Fernsehgeräten, Mini-Kühlschränken usw. das Solarelektrizitätssystem durchaus geeignet ist, vorausgesetzt, es gibt ausreichend freie Fläche am Boden oder auf dem Dach für die Installation von Solarpaneele. Es ist jedoch überhaupt nicht wirtschaftlich, hochenergieverbrauchende elektrische Geräte wie Hochgeschwindigkeitsventilatoren, Heizer, Waschmaschinen, Klimaanlagen und Werkzeuge mit Hilfe von Solarelektrizität zu betreiben, da die Kosten für die Produktion solch hoher Energiemengen erheblich höher sind, als es erwartet wird. Darüber hinaus kann es an Ihrem Standort an Platz für die Installation eines großen Solarpanels fehlen. Ideale Anwendungen für günstige Solarpaneele sind das Aufladen von Batterien in Wohnwagen und Freizeitfahrzeugen oder auf Booten, wenn diese nicht in Bewegung sind, vorausgesetzt, es gibt eine Tricklead-Funktion von einem Dynamo während der Bewegung dieser Fahrzeuge.

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