Photovoltaik-Solarmodule sind heute alltäglich geworden.Viele Dächer auf der ganzen Welt sind sie jetzt in sie gekleidet.
Aber wie funktionieren sie eigentlich? Finden wir es heraus.
VERBUNDEN: DIE VOR- UND NACHTEILE DER NUTZUNG VON SOLARENERGIE
Wie Sonnenkollektoren Schritt für Schritt funktionieren
Kurz gesagt, Solar-PV-Module Licht von der Sonne in Elektrizität umwandeln. Dazu sind mehrere Schritte erforderlich, wie Sie sich vorstellen können.
Der erste Schritt im gesamten Zyklus ist die Lichterzeugung.Unsere Sonne, aG2V zweitheißeste gelbe G-Klasse, Hauptreihe und Stern der dritten Generation, ist ein RieseKernfusionsreaktor.
Da es in seinem Kern Atome unter immensem Druck und Temperatur zusammenfügt, ein Nebenprodukt dieses Prozesses, abgesehen von enormen Wärmemengen ca. 15 Millionen Grad Celsius, ist eine reichliche Menge Licht.
Dieses Licht wandert vom Ort der Atomfusion zur Sonnenoberfläche und nimmt manchmal Hunderttausende von Jahren dazu.
Sobald es die Sonnenoberfläche erreicht, wird Licht in den Weltraum um sie herum gestreut. Licht besteht, wie wir alle wissen, aus winzigen Paketen oder Quanten, die Photonen genannt werden.
Diese Photonen reisen durch die Leere des Weltraums in alle Richtungen, wobei eine sehr kleine Menge davon die Erde erreicht. Um die zu reisen93 Millionen Meilen zwischen uns und der Sonne nimmt mit Lichtgeschwindigkeit herum8,5 Minuten.
Jede Stunde bestrahlen unzählige Photonen unsere Erde und bieten enorme Mengen an Energie für das Leben. Es wurde geschätzt, dass wenn die Menschheit den überwiegenden Teil davon nutzen könnte, es ausreichen sollte, um den globalen Energiebedarf zu decken für ein ganzes Jahr.
Aber dafür brauchen wir irgendeine Form von Technologie. Eine unserer Hauptlösungen war die Entwicklung der Photovoltaikzelle.
Diese Technologie verwendet Halbleiter, normalerweise Silizium, um diese Photonen einzufangen und in einen elektrischen Strom umzuwandeln. Halbleiter sind Materialien, die unter bestimmten Bedingungen sowohl als elektrische Leiter als auch als Isolatoren wirken.
Wenn die Photonen der Sonne, die einige Hunderttausend Jahre alt sind, auf die Solarzelle treffen, stoßen sie Elektronen aus den Atomen des Halbleiters heraus.
Um für uns von Nutzen zu sein, müssen diese Elektronen irgendwo geerntet oder gesammelt werden, um einen elektrischen Strom zu erzeugen. Um dies zu erreichen, ist ein elektrisches Ungleichgewicht innerhalb der PV-Zelle erforderlich.
Sie können dies mit einem Abhang vergleichen, an dem die Elektronen in die gleiche Richtung fließen können.PV-Panels bestehen normalerweise aus zwei Halbleiterschichten
Um dies zu erreichen, bestehen PC-Panels aus mehreren Halbleiterschichten, die sandwichartig miteinander verbunden sind. Jede Halbleiterschicht wird mit einem anderen Material "dotiert", um sie entweder positiv oder negativ aufzuladen.
Phosphor ist normalerweise das "Dotierungsmittel" der Wahl für die obere Schicht, um ihr eine negative Ladung zu verleihen, auch bekannt als n-Typ Silizium.Bor wird normalerweise für die untere der positiv geladenen Schicht verwendet, auch bekannt alsp-Typ Silizium.
Dieser Aufbau bereitet die Zelle auf die Bildung eines elektrischen Schaltkreises vor, sobald Elektronen freigesetzt werden. Es werden jedoch einige andere Komponenten benötigt, um diese Elektronen zu sammeln und in nutzbare Energie umzuwandeln.
"Leitfähige Metallplatten an den Seiten der Zelle sammeln die Elektronen und übertragen sie auf Drähte. An diesem Punkt können die Elektronen wie jede andere Stromquelle fließen." - livescience.com.
Da immer mehr von ihnen durch den Stromkreis fließen, wird Gleichstrom erzeugt, der für nützliche Arbeiten verwendet werden kann. Aber zuerst muss der Gleichstrom in Wechselstrom AC umgewandelt werden, um in den meisten elektrischen Geräten in IhremZuhause.
Dazu wird der Gleichstrom in ein Gerät namens a geleitetSolarwechselrichter. Diese erzeugten nicht nur Wechselstrom, sondern bieten auch einen Erdschlussschutz für das Panel-Array.
Einmal in Wechselstromform, kann der elektrische Strom verwendet werden, um die unzähligen elektrischen Geräte in Ihrem Haus mit Strom zu versorgen. Alternativ kann er in das nationale Stromnetz eingespeist werden - normalerweise gegen eine Art Vergütung.
Jedes Solarpanel besteht aus mehreren solcher PV-Zellen und PV-Anlagen bestehen normalerweise aus mehreren Panels, um ein PV-Array zu bilden.
Je mehr PV-Module, desto größer das Array und desto mehr potenzielle Stromerzeugung möglich.
Gehen Sonnenkollektoren die Elektronen aus?
Einfach nein, es ist nicht möglich. Dies liegt daran, dass PV-Panels Elektronen aus den "dotierten" Halbleitermaterialien innerhalb der Zelle freisetzen, die einen Stromkreis bilden und dann zu den Halbleitern innerhalb des Panels zurückkehren.
Das gleiche gilt für jeden elektrischen Stromkreis. Hier fließen Elektronen als elektrischer Strom durch eine geschlossene Schleife.
"Stromkreise erzeugen, zerstören, verbrauchen oder verlieren keine Elektronen. Sie tragen die Elektronen nur im Kreis herum." - wtamu.edu.
Das gesamte Gerät erzeugt bei Sonneneinstrahlung einen Stromkreis, der in eine Richtung durch das PV-Gerät und seine Nebenkomponenten fließt.
"Die Elektronen an der Vorderseite der Zelle werden durch hauchdünne Gitterlinien gesammelt, die auf die Vorderseite der Zelle gedruckt sind. Sie fließen in dickere Stromschienen Metallstreifen oder -stäbe für die elektrische Energieverteilung, wie einzelne Autos auf Wohnstraßen, die sich alle in eine Autobahn klemmen—außer sie reisen alle mit nahezu Lichtgeschwindigkeit!
Der elektrische Strom fließt dann in einen Stromkreis, wo er sein Spannungspotential als elektrische Energie abgibt. Die verbrauchten Elektronen fließen dann im Stromkreis weiter, bis sie zurück in die Rückseite der Solarzelle fließen, wo sie sich mit den Löchern rekombinierensie sind ursprünglich zurückgeblieben." - interplaylearning.com.
Aus diesem Grund gehen den Zellen nie die Elektronen aus. Sie fließen immer um den erzeugten Stromkreis innerhalb der PV-Zelle herum.
Ein Spannungspotential entsteht durch Photonen der Sonne, die einen Teil ihrer Energie an die Last des Stromkreises abgeben. Diese fließt dann wieder in die Solarzelle zurück und der Vorgang wiederholt sich immer wieder - - solange daist natürlich Sonnenlicht.
Wie funktionieren tragbare Sonnenkollektoren?
Tragbare Sonnenkollektoren, wie der Name schon sagt, sind PV-Module, die transportiert und mobil verwendet werden können. Sie unterscheiden sich von den traditionelleren PV-Modulen, die im Vergleich schwer und unhandlich sind und dazu neigen, statisch oder fest installiert zu werden.Konfiguration.
Ihre Grundfunktion ist im Grunde die gleiche wie bei größeren kommerziellen und häuslichen Arrays. Tragbare PV-Arrays sind in der Regel kompakter und viel kleiner.
Sie können auch mit zusätzlichen Funktionen wie faltbarem Design oder Ständer ausgestattet sein und ihr gesamtes ästhetisches Erscheinungsbild variiert stark.
Sie haben in der Regel eine geringere Stromerzeugungskapazität als größere PV-Generatoren und sind speziell auf den Einsatz auf Campingplätzen oder Wohnmobilreisen zugeschnitten. Typische PV-Generatoren für Wohngebäude können ca.30 kWh Strom pro Tag.
Tragbare hingegen können normalerweise nur zwischen 5 und 10% von dieser Menge. Da Sie aber weniger Elektrogeräte bei sich haben sollten, es sei denn, Sie schleppen Ihre gerne herum40 Zoll TV und Playstation 4 bei dir sollte das mehr als ausreichen.