Das Arbeitsprinzip der
Solarzelle ist es, Photonen (Lichtteilchen) aus dem Sonnenlicht zu ermöglichen, Elektronen aus Atomen herauszuschlagen. Silizium selbst kann keinen Strom führen, weshalb das Silizium in Solarpartikeln unrein und mit Phosphor verbunden ist. In Kombination mit Phosphor können Elektronen frei delokalisieren, um Ladungen zu tragen. Dieser Vorgang des Hinzufügens von Verunreinigungen wird als Dotieren bezeichnet.
Das Ergebnis ist das sogenannte N-Typ-Silizium und seine Entdeckung auf der Oberfläche von
PV-Sonnenkollektoren . Unter der N-Typ-Siliziumschicht ist die gegenüberliegende Seite ihres Spiegels: P-Typ-Silizium. Der P-Typ verwendet Verunreinigungen von Elementen wie Gallium oder Bor, was bedeutet, dass das Material Platz für andere Elektronen hat. Dies erzeugt ein elektromagnetisches Feld, bei dem die obere Siliziumschicht vom N-Typ negativ ist und das Silizium vom P-Typ positiv ist. Die Elektronen entweichen aus den Atomen in der N-Typ-Schicht und bewegen sich in Richtung der p-Typ-Schicht, um den leeren Elektronenraum zu füllen. Der Elektronenfluss erzeugt Strom.
Was sind die Bestandteile von Mono-Solarpanel?
Solarmodule bestehen aus Siliziumschichten. Silizium bildet eine harte und zerbrechliche Kristallstruktur und ist das zweithäufigste Element auf der Erde. Dieses Halbleitermaterial kann gezüchtet werden, und Wissenschaftler züchten Silizium in einer Röhre als einen einzigen, einheitlichen Kristall. Dann rollten sie das Rohr aus und schnitten das Blech in "Wafer", um sie so dünn wie möglich zu machen. Der Wirkungsgrad der meisten Solarmodule liegt zwischen 10 und 20 %. Vor zehn Jahren lag der Wirkungsgrad von Sonnenkollektoren bei etwa 13%. Im Jahr 2019 ist er auf 20 % gestiegen. Aufgrund der Natur von Silizium beträgt die Obergrenze von Silizium 29%.
Damit zukünftige Solarzellen bestehende Solarzellen ersetzen können, müssen sie in der Lage sein, mehr Licht einzufangen, Licht effizienter in Energie umzuwandeln und billiger als bestehende Designs zu sein.
Die erste Möglichkeit, Solarzellen zu verbessern, besteht darin, Hardware hinzuzufügen, damit sie mehr Licht einfangen können, was bedeutet, dass wir das aktuelle Solarzellendesign nicht aufgeben müssen. In die Solarzelle können elektronische Geräte eingebaut werden, damit die Solarzelle der Sonne folgen kann, wenn sie sich tagsüber am Himmel bewegt. Wenn die Solarzelle immer auf die Sonne gerichtet ist, kann mehr Licht auf die Solarzelle scheinen, wodurch mehr Strom erzeugt werden kann. Das aktuelle Design von elektronischen Geräten, die diese Funktion erfüllen können, ist eine ständige Herausforderung, aber Innovationen in diesem Bereich gehen weiter. Oder anstatt die Solarzellen zu bewegen, können wir Spiegel installieren, um das Licht auf kleinere, billigere Solarzellen zu fokussieren.
Eine weitere Möglichkeit, die Leistung von Solarzellen zu verbessern, besteht darin, ihren Wirkungsgrad zu bestimmen. Solarzellen mit mehr als einer Schicht Licht einfangenden Materials können mehr Licht einfangen. Kürzlich kann eine im Labor getestete vierschichtige Solarzelle Licht mit einer Effizienz von 46 % einfangen. Diese Zellen sind für den kommerziellen Einsatz noch zu teuer und schwer herzustellen, aber die laufende Forschung könnte diese ultraeffizienten Zellen zum neuen Standard machen.
Die Alternative zur Effizienzsteigerung ist einfach die Kostensenkung. Obwohl es seit Jahrzehnten billiger geworden ist, trägt es immer noch stark zu den Kosten der Solarzelleninstallation bei. Durch die Verwendung dünnerer Solarzellen werden Materialkosten reduziert. Forscher haben eine ultradünne flexible Solarzelle mit einer Dicke von 1,3 Mikrometern - etwa 1/100 der Breite eines menschlichen Haares und 30-mal breiter als Büropapier - entwickelt. Es kann auf Seifenblasen gelegt werden und ist so effizient wie normales Glas. Solarzelle. Wie Batterien mit mehreren Schichten sind Dünnschichtsolarzellen etwas schwierig herzustellen, was ihre Anwendungsmöglichkeiten einschränkt, aber die Forschung läuft.
In naher Zukunft könnten die Kosten für Silizium-Solarzellen weiter sinken, was in Zukunft vor allem in Entwicklungsländern für mehr Menschen zugänglicher sein wird. In den Vereinigten Staaten wird erwartet, dass Kostensenkungen die Solarstromerzeugung bis 2050 um 500 % steigern werden. Theoretisch benötigen wir, wie wir wissen, um die Welt mit Energie zu versorgen, 4.000.000 Quadratmeter Solarzellen. Aus dieser Perspektive umfasst die Sahara eine Fläche von 3.600.000 Quadratmetern.
Solarenergie hat ein großes Potenzial, und die meisten Länder, in denen es noch immer an Strom mangelt, sind heiße und sonnige Länder. Für diese Länder wird die Anpassung an Solarenergie effektiver, sicherer und sauberer sein als Kerosin. Aufgrund des Mangels an kontinuierlicher Sonneneinstrahlung während des Tages ist es jedoch unwahrscheinlich, dass europäische Länder vollständig von Solarenergie abhängig sind.
