Photovoltaik-Zellen, auch Solarzellen genannt, haben sich zu einem wichtigen Akteur im Bereich der erneuerbaren Energien entwickelt.Diese Geräte haben die Art und Weise, wie wir Solarenergie zur Stromerzeugung nutzen, revolutioniert.In diesem Artikel tauchen wir in die faszinierende Welt von einPhotovoltaik-Zellenund erkunden Sie, wie sie Strom erzeugen.
Das Herzstück einer Photovoltaikzelle ist ein Halbleitermaterial, meist aus Silizium.Wenn Photonen des Sonnenlichts auf die Oberfläche einer Zelle treffen, regen sie Elektronen im Material an, wodurch diese sich von den Atomen lösen.Dieser Vorgang wird als photovoltaischer Effekt bezeichnet.
Um diese freigesetzten Elektronen zu nutzen, werden Batterien in Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften aufgebaut.Die oberste Schicht besteht aus Materialien, die speziell für die Absorption von Sonnenlicht entwickelt wurden.Unterhalb dieser Schicht befindet sich die aktive Schicht, die aus Halbleitermaterial besteht.Die untere Schicht, die sogenannte Rückkontaktschicht, hilft dabei, Elektronen zu sammeln und aus der Zelle zu übertragen.
Wenn Sonnenlicht in die oberste Schicht der Zelle eindringt, regt es Elektronen in den Atomen des Halbleitermaterials an.Diese angeregten Elektronen können sich dann frei im Material bewegen.Um Strom zu erzeugen, müssen Elektronen jedoch in eine bestimmte Richtung fließen.
Hier kommt das elektrische Feld innerhalb der Zelle ins Spiel.Das Halbleitermaterial in der aktiven Schicht ist mit Verunreinigungen dotiert, um ein Elektronenungleichgewicht zu erzeugen.Dadurch entsteht auf der einen Seite der Batterie eine positive Ladung und auf der anderen Seite eine negative Ladung.Die Grenze zwischen diesen beiden Bereichen wird pn-Übergang genannt.
Wenn ein Elektron durch ein Photon angeregt wird und sich von seinem Atom löst, wird es von der positiv geladenen Seite der Zelle angezogen.Während es sich auf das Gebiet zubewegt, hinterlässt es an seiner Stelle ein positiv geladenes „Loch“.Diese Bewegung von Elektronen und Löchern erzeugt einen elektrischen Strom innerhalb der Batterie.
Im freien Zustand können Elektronen jedoch nicht zur Stromversorgung externer Geräte verwendet werden.Um ihre Energie zu nutzen, werden Metallkontakte auf der Ober- und Unterseite der Zellen angebracht.Wenn Leiter an diese Kontakte angeschlossen werden, fließen Elektronen durch den Stromkreis und erzeugen so einen elektrischen Strom.
Eine einzelne Photovoltaikzelle erzeugt relativ wenig Strom.Daher werden mehrere Zellen miteinander verbunden, um eine größere Einheit zu bilden, die als Solarpanel oder Modul bezeichnet wird.Diese Panels können je nach den Anforderungen des Systems in Reihe oder parallel geschaltet werden, um die Spannungs- und Stromabgabe zu erhöhen.
Sobald Strom erzeugt wird, kann er zum Betreiben einer Vielzahl von Geräten und Geräten verwendet werden.In einem netzgebundenen System kann der von Solarmodulen erzeugte überschüssige Strom in das Netz zurückgespeist werden, wodurch der Bedarf an der Erzeugung fossiler Brennstoffe ausgeglichen wird.In Inselsystemen, wie sie beispielsweise in abgelegenen Gebieten zum Einsatz kommen, kann der erzeugte Strom zur späteren Nutzung in Batterien gespeichert werden.
Photovoltaik-ZellenBereitstellung einer umweltfreundlichen, nachhaltigen und erneuerbaren Lösung für unseren Energiebedarf.Sie haben das Potenzial, unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen erheblich zu verringern und die Umweltauswirkungen der Stromerzeugung zu mildern.Wenn die Technologie weiter voranschreitet, werden wir vielleicht sehenPhotovoltaik-Zelleneffizienter und kostengünstiger werden und damit ein integraler Bestandteil unserer zukünftigen Energielandschaft sein.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 27. November 2023