Arten von Solarzellen und ihre Eigenschaften

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Solarbatterien erfreuen sich zunehmender Beliebtheit in der Bevölkerung. Sie werden auf den Dächern von Häusern und Fahrzeugen installiert. Einige von ihnen wurden sogar für die Elektronik in Armbanduhren adaptiert. Mittlerweile sind sie eine vollwertige Alternative zur elektrischen Energie oder dienen als Ergänzung.

Wie funktionieren sie?

Solarmodule sind das wichtigste Element einer Photovoltaikanlage. Sie sind ein Panel, das Solarzellen aus Silizium enthält.

Zur Stromerzeugung werden all diese Komponenten zu Blöcken zusammengesetzt, die dann mit einer laminierten Folie überzogen werden - dies ist für die Versiegelung notwendig. Danach wird alles in den Rahmen gelegt. Das Gerät ist recht einfach, aber es wird problematisch sein, es zu Hause zusammenzubauen. Es ist unmöglich, eine Photovoltaikzelle selbst zusammenzubauen, was nicht über das Panel gesagt werden kann.

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Solarbatterien werden in verschiedene Typen unterteilt. Drei davon können unterschieden werden:

• Monokristallin. Bei seiner Herstellung wird ein Material in Form von reinem Silizium verwendet. Auf dieser Basis können Sie mehr Effizienz aus der Arbeit ziehen. Der Wirkungsgrad variiert in diesem Fall zwischen 15 und 20 %.
• Amorphes Silizium. Zum Zeitpunkt der Produktion wird ein System verwendet - die Verdampfungsphase. Silizium ist mit einer Schutzschicht bedeckt. Zu den Vorteilen von Silizium-Solarzellen gehören akzeptable Kosten, die durch die einfache Produktionstechnologie erreicht werden. Solche Systeme haben eine große Fläche. Die Effizienz variiert zwischen 5 % und 8 %.
• Polykristallin. Diese Solarzelle wird auf Basis von amorphem Silizium hergestellt. Es wird während des Herstellungsprozesses nicht gedehnt. Hat niedrige Kosten. Es kann nicht nur im Alltag, sondern auch in der Industrie eingesetzt werden. Der Wirkungsgrad liegt zwischen 10 und 14 %.

Vor- und Nachteile von Solarmodulen

Solarmodule bestehen aus Photovoltaikzellen, die während des Betriebs Sonnenenergie in Strom umwandeln.

Einige der Vorteile umfassen die folgenden Punkte:

1. Das gesamte Design der Batterie ist ziemlich einfach, es gibt keine beweglichen Teile darin. Die Arbeit wird stabil und ohne Unterbrechung ausgeführt, die Zuverlässigkeit ist hoch.
2. Installationsarbeiten sind nicht schwierig. Keine kostspielige Systemwartung erforderlich.
3. Sonnenenergie wird sofort in Strom umgewandelt, es ist keine zusätzliche Zeit erforderlich.
4. Energie wird den ganzen Tag über erzeugt, solange die Sonne vorhanden ist. In einigen Fällen ist es möglich, während bewölkter Zeiten Strom zu beziehen, aber die Effizienz der Arbeit nimmt ab.
5. Die Lebensdauer ist lang, sie wird nicht in Jahren, sondern in Zehnerjahren gemessen.
6. Der Produktionsprozess verwendet umweltfreundliche Materialien, was in der heutigen Gesellschaft, in der es ein schwieriges Umfeld mit der Umwelt gibt, als sehr wichtig angesehen wird.

Trotz aller Vorteile kann es negative Aspekte in der Arbeit geben:

1. Halbleiter auf Siliziumbasis sind teuer. Dieses Material gilt als das Hauptelement im gesamten System. Dies wirkt sich sowohl auf die Kosten des Panels selbst als auch auf die Kosten der erh altenen Energie aus.
2. Effizienz ist gering. Bis heute beträgt die Batterieleistung pro 1 Quadratmeter ungefähr 120 Watt. Dieser Indikator ist so unbedeutend, dass es völlig unmöglich ist, den empfangenen Strom für Beleuchtungskörper in einem kleinen Raum zu verwenden.
3. Der Bezug von Strom hängt von der Länge der Tageslichtstunden, den Wetterbedingungen und den Jahreszeiten ab. Beispielsweise wird im Winter die aufgenommene Energiemenge deutlich reduziert. Dies ist auf bedeckten Himmel, Nebel und kurze Tageslichtstunden zurückzuführen.

Wo kann ich es verwenden?

Diese Paneele sind nicht nur im Alltag, im Lebensprozess, sondern auch in Industrie und Produktion weit verbreitet:

• sie laden Haush altsbatterien aufElektrogeräte;
• Elektroauto wird geladen;
• mit ihnen lassen sich ganze Gebäude mit Strom versorgen;
• in einigen Fällen ist es möglich, an bestimmten Orten zu verwenden;
• Du kannst sogar im Weltraum Energie von ihnen bekommen.

Die gesamte Energie, die tagsüber erzeugt wird, wird in Batterien gespeichert, danach können die Geräte auch im Dunkeln arbeiten.

Was ist das Funktionsprinzip und das Gerät?

Solarzellen funktionieren nach dem gleichen Prinzip wie zu ihrer Entstehungszeit. Dieses Prinzip ist jedem bekannt, da es im Schullehrplan bei der Durchführung physikalischer Experimente untersucht wurde. Der Transistor, der keine obere Abdeckung hatte, ließ Licht in die p- und n-Übergänge eindringen.

Nachdem das Voltmeter angeschlossen war, war zu sehen, dass in dem Moment, in dem die Sonnenstrahlen auftrafen, eine kleine Menge Energie freigesetzt wurde. Zuvor führten Wissenschaftler Experimente bei der Arbeit durch und vergrößerten den Bereich für Übergänge. Als Ergebnis tauchten Sonnenkollektoren auf.

Das Design des Sonnensystems der Elemente enthält:

• Oberfläche aus transparentem Glas. Auf sie fallen die Strahlen der Sonne.
• Brillen werden an den starren Kanten der Platte befestigt. Sie sind Platten aus Metall und wirken gleichzeitig als positive Elektroden.
• Solares chemisches Element. Siliziumtyp p.
• Silizium Typ n.
• Bodensubstrataus Metall, das als negative Elektrode dienen soll.

Es ist wichtig zu wissen, dass Energie von der Sonne nicht den ganzen Tag über empfangen werden kann. Batterien sind nachts nicht funktionstüchtig. Im Winter sind die Tageslichtstunden reduziert. In solchen Momenten braucht das Hauptgerät eine Ergänzung in Form eines Energiespeichers.

In den meisten Fällen wird eine elektrische Batterie verwendet. Es ist mit dem Panel verbunden und speichert die erzeugte Energie, wodurch abends Arbeit entsteht.

Der Wirkungsgrad hängt ganz vom verwendeten Material ab. Bei der Verwendung von einkristallinem Silizium sind es beispielsweise fast 20 %, bei polykristallinem Silizium verringert sich dieser Wert um 10 %. Der Wirkungsgrad kann durch die Glätte der Oberfläche, die Lufttemperatur, die Position der Batterien zur Sonne beeinflusst werden.

Was ist die Relevanz der Nutzung?

Heute ist die Verwendung umweltfreundlicher Materialien am relevantesten. Strom, der in Kraftwerken gewonnen wird - Kernkraft, Wasser, Wärme - wird ständig teurer. Das liegt an der teuren Produktion. In dem Moment, in dem eine Solarbatterie verwendet wird, kann sich eine Person zu Recht als unabhängig betrachten, sogar von einem Staat, der Strom zur Nutzung zu überhöhten Kosten anbietet.

Wenn Sie einmal einen bestimmten Geldbetrag ausgeben, können Sie Stromrechnungen, Zähler und Nebenkosten vollständig vergessen. In dem Moment, in dem diese Paneele installiert werden, wird das gesamte Haus übersetzt. Dies schließt nicht einnur Licht, aber auch Heizung, Sanitär - Warmwasser.

Sonnenschein ist eine ausgezeichnete Stromquelle. Und das Wichtigste: Diese Quelle ist kostenlos, umweltfreundlich und unerschöpflich.

Schritte in der Herstellung von Elementen auf Basis eines Einkristalls

Die meisten Solarzellen werden aus polykristallinem und monokristallinem Silizium hergestellt. Der Produktionsprozess erfordert viel Zeit, Mühe und Geld.

Die wichtigsten Produktionsschritte für monokristallines Silizium sind:

1. Siliziumproduktion. Um Silizium zu gewinnen, wird Quarzsand verwendet, der viel Siliziumdioxid enthält. Dieser Sand durchläuft mehrere Reinigungsstufen, wodurch Sie Sauerstoff vollständig eliminieren können. Dies ist auf das Schmelzen bei hoher Temperatur unter Verwendung von Chemikalien zurückzuführen.
2. Kristall holen. Nach der Reinigung wird das Silikon transparent. Kristalle beginnen zu wachsen, um die Struktur zu straffen. Der Prozess ist wie folgt: Siliziumstücke werden in einen Tiegel gelegt, erhitzt und geschmolzen. Der Schmelze werden Kristallproben zugesetzt, die gleichmäßig über die gesamte Oberfläche verteilt sind und schichtweise zu wachsen beginnen. Dieser Vorgang dauert lange und führt zu einem großen, gleichmäßigen Kristall.
3. Bearbeitung. Dieser Prozess beginnt mit der Vermessung und Weiterverarbeitung des Kristalls in die gewünschte Form. Beim AussteigenAus dem Tiegel hat der Kristall eine runde Form, was für die weitere Verwendung unbequem ist. Um es zu verwenden, muss es die Form eines Quadrats haben. Nachdem das fertige Material mit Stahlfäden bearbeitet wurde, wird es mit einem Draht in identische Platten geschnitten. Die Größe der Platten variiert von 0,25 bis 0,3 Zentimeter. Danach werden sie gereinigt, auf Defekte und die erzeugbare Energie geprüft.
4. Entwicklung von Photovoltaikzellen. Damit Silizium elektrische Energie erzeugen kann, wird ihm Bor mit Phosphor zugesetzt. Nach der Verarbeitung ist Phosphor ein freies Elektron vom Typ n, und die Seite mit Bor enthält diese Elektronen nicht und hat den Typ p. Somit entsteht ein Übergang zwischen den beiden Seiten.
5. Montageprozess. Zunächst werden die Platten in einer Kette und dann in einem Block verbunden. Eine Platte hat eine durchschnittliche Leistung von 2 V und 0,6 W Spannung. Die Akkuleistung hängt ganz von der Anzahl der Zellen ab. Die Spannungshöhe ergibt sich aus der Anschlussreihenfolge. Alle Elemente und Module sind parallel zueinander gesch altet. Alle Zellen werden mit einer speziellen Folie bedeckt, auf die Glasoberfläche übertragen und in einen rechteckigen Rahmen gesetzt. Nachdem das Modul fertig ist, wird es getestet. Nach vollständiger Prüfung ist es einsatzbereit.

Solarmodule können parallel, in Reihe oder parallel in Reihe miteinander verbunden werden. Die Wahl hängt ganz davon ab, welchen Spannungspegel Sie dabei erreichen müssen.

Produktionsprozess von polykristallinem Silizium

ProzessDie Herstellung eines Moduls auf Basis von polykristallinem Silizium erfolgt in gleicher Weise wie bei einkristallinem Silizium. Der Unterschied besteht nur im Kristallwachstum. Dafür gibt es mehrere Methoden, aber derzeit hat sich nur eine durchgesetzt - das Siemens-Verfahren. Der ganze Kern des Verfahrens liegt darin, dass zunächst das Silan reduziert und freies Silizium ausgefällt wird. Dies geschieht durch Wechselwirkung mit einer speziellen Mischung, die die Elemente Wasserstoff und Silan enthält, unter Verwendung eines Temperaturbereichs von 600 bis 1350 Grad Celsius.

So funktioniert der Herstellungsprozess von Solarzellen.

Wie erstelle ich ein Solarpanel zu Hause?

Viele neigen dazu anzunehmen, dass selbstgebaute Solarzellen ziemlich schwierig, ja fast unmöglich zu montieren sind. Eigentlich ist alles anders. Es wird viel Mühe kosten, aber der Prozess selbst ist nicht schwierig, wie es zunächst scheint. Die Hauptschwierigkeit, auf die Sie während des Arbeitsprozesses stoßen können, ist das Sammeln einer Solarzelle mit Ihren eigenen Händen. Wenn es Ihnen gelingt, einen solchen Mechanismus selbst zu erstellen, können Sie nicht nur daran denken, die Zahlung für Versorgungsunternehmen zu verweigern, sondern auch für die Umsetzung Ihres eigenen Geschäfts. Im Moment sind Sonnenkollektoren sehr relevant für den Verkauf der von ihnen reproduzierten Energie. Am wichtigsten ist, dass die Zahlung in einer der stabilsten Währungen erfolgt - dem Euro. Lohnt sich die Produktion von Solarzellen nicht?

Um mit Lichtschranken arbeiten zu können, müssen Sie habenFähigkeiten und Erfahrungen in diesem Bereich. Dies betrifft vor allem das Löten sowie den Respekt vor allen Elementen. Zum Arbeiten benötigen Sie ein gutes Lötwerkzeug, das für filigrane Arbeiten geeignet ist. Es wird nicht funktionieren, Einzel- und Polykristalle selbst herzustellen. Dazu können Sie vorgefertigte Rohlinge verwenden.

Fotozellen

Der erste Arbeitsschritt besteht darin, die erforderlichen Lichtschranken auszuwählen. Für den Batteriebetrieb kann Silizium mit Poly- und Monozellen verwendet werden. Das Wichtigste ist, das Leistungsniveau und die Nuancen bei der Arbeit zu berücksichtigen. Zum Beispiel ist bei Monozellen die Effizienz höher, aber bei Polyzellen geht bei bewölktem Wetter viel Energie verloren.

Alle Zellen sind in Klassen eingeteilt. Insgesamt gibt es vier davon. Klasse A hat die beste Qualität ohne Mängel. Diese Klasse wird in der Arbeit von soliden und großen Organisationen, Unternehmen verwendet. Die Leistung ist hoch, aber die Kosten sind angemessen.

Wenn die Batterie selbst hergestellt wird, kann die Klasse B gewählt werden. Die Effizienz ist geringer als bei den bisherigen Zellen, während die Kosten deutlich anders sind. Einige Organisationen verwenden diese Klasse bei der Herstellung von Batterien für den Verkauf, was die geringe Effizienz erklärt.

Einige Leute kaufen alles, was sie brauchen, in Online-Shops. Wenn Sie in ein Fachgeschäft gehen, können Sie alle Komponenten auf einmal kaufen. Dann müssen Sie nicht auf die Lieferung warten.

Sets

Um eine Solarzelle zu sammeln, werden Zellen allein nicht ausreichen, da sie ja irgendwie müssennach dem Schema miteinander verbinden. Dies erfordert die Verwendung von Leitern und zusätzlichen Materialien. Manche Hersteller bieten deshalb fertige Bausätze zum Kauf an, in denen alle Materialien, die zum Arbeiten benötigt werden, bereits vorhanden sind.

Dieses Set kann bis zu 72 Elemente, Leiter, Reifen, Dioden für die Sch altung sowie einen Stift enth alten, der eine spezielle Säure zum Löten enthält.

Einige Kits können fertige Fotozellen enth alten, an die Leiter angelötet sind. Zum Sammeln genügt es, alles nach dem Schema zu sammeln und zu verbinden. Diese Option ist am optimalsten, wenn die Solarzellen für die Montage von Solarmodulen manuell angeschlossen werden. Das Material ist sehr klein und zerbrechlich, was zu einer Reihe von Problemen bei der Verarbeitung führt.

Löten

Für den Fall, dass alle Materialien - Elemente und Leiter - separat gekauft wurden, sieht der gesamte Prozess des Lötens von Solarzellen so aus:

1. Leiter werden auf die gewünschte Länge geschnitten. Am besten machst du diese Arbeit nach Vorlage.
2. Die Leiter liegen sauber auf der Fotozelle.
3. Säure und Lot werden auf die Lötstelle aufgetragen. Um ein Verrutschen zu vermeiden, können Sie an einem Ende einen schweren Gegenstand ablegen.
4. Der Leiter muss sorgfältig verlötet werden. Da die Zellen ziemlich zerbrechlich sind, ist es nicht empfehlenswert, mit Gew alt auf sie einzuwirken.

Diese Arbeit ist sehr mühsam, es ist keine Tatsache, dass alles gleich beim ersten Mal klappt, möglicherweise müssen Sie den gesamten Vorgang mehrmals wiederholen. Wenn Sie die Regeln studieren, können Sie verstehendass die Abscheidung von Silberleitern auf drei Lötzyklen ausgelegt ist. Es gibt Fälle, in denen Lot auf die Leiter aufgetragen wird, wovor der Hersteller sofort warnt. Aber es ist am besten, es zusätzlich anzuwenden. Während des Betriebs ist es verboten, Solarzellen übereinander zu stapeln, da diese durch hohen Druck beschädigt werden können.

Versiegelung

Der letzte Arbeitsschritt ist die Versiegelung aller Elemente. Aber bevor Sie damit fortfahren, müssen Sie auf die Zuverlässigkeit des Lötens achten. Dazu wird ein Multimeter verwendet. Die Kontrolle kann nach Abschluss aller Arbeiten oder während des gesamten Prozesses, nach dem Verlöten jedes einzelnen Elements, erfolgen.

Silikonversiegelung wird oft für den Versiegelungsprozess verwendet. Es wird zunächst auf die Fugen der Elemente und dann auf die gesamte Plattenoberfläche aufgetragen. Für solche Arbeiten können Sie einen Pinsel verwenden, aber Sie müssen ihn nur für Gelenke verwenden, da es möglich ist, die Zellen leicht von ihrem Platz zu bewegen. Nachdem alles trocken ist, kannst du den Deckel schließen.

Auswahl einer Batterie im Haus

Momentan gibt es Batterien mit zwei Arten von Solarzellen: monokristallin, polykristallin.

Jeder Typ hat Vor- und Nachteile, die Sie im Voraus kennen müssen, bevor Sie einen Kauf tätigen.

Markt- und Produktionsmöglichkeiten stehen nicht still, im Herstellungsprozess erscheinen regelmäßig neue Produkte, bei denen verschiedene Technologien zum Einsatz kommen. Bevor Sie eine Auswahl treffen, wird empfohlen, auf die Eigenschaften zu achtenSolarzellen: vom Wirkungsgrad, vom Vorhandensein einer Batterie, die in der Lage ist, tagsüber Energie zu speichern und nachts zu produzieren. Alle diese Daten werden vom Hersteller vorab bereitgestellt, sie sind in einem Fachgeschäft zu finden. Informieren Sie sich am besten zuerst im Internet oder besprechen Sie mit Spezialisten, welche Variante die beste wäre.