Physiker aus Russland haben den Wirkungsgrad von Solarmodulen um 20 % verbessert

Zusammenhang zwischen Effizienz und Materialien und Technologien

Wie funktionieren Sonnenkollektoren? Basierend auf den Eigenschaften von Halbleitern. Das Licht, das auf sie fällt, erzeugt durch seine Elektronenpartikel ein Knockout, das sich in der äußeren Umlaufbahn von Atomen befindet. Eine große Anzahl von Elektronen erzeugt ein elektrisches Strompotential - unter geschlossenen Stromkreisbedingungen.

Um eine normale Leistungsanzeige bereitzustellen, reicht ein Modul nicht aus. Je mehr Paneele, desto effizienter der Betrieb der Heizkörper, die den Batterien Strom zuführen, wo er sich ansammelt.Aus diesem Grund hängt die Effizienz von Solarmodulen auch von der Anzahl der installierten Module ab. Je mehr von ihnen, desto mehr Sonnenenergie absorbieren sie und ihr Leistungsindex wird um eine Größenordnung höher.

Kann die Batterieeffizienz verbessert werden? Solche Versuche wurden von ihren Schöpfern mehr als einmal unternommen. Der Ausweg in die Zukunft könnte die Herstellung von Elementen sein, die aus mehreren Materialien und deren Schichten bestehen. Die Materialien sind so befolgt, dass die Module unterschiedliche Energiearten aufnehmen können.

Arbeitet beispielsweise ein Stoff mit dem UV-Spektrum und der andere mit dem Infrarot-Spektrum, erhöht sich die Effizienz von Solarzellen deutlich. Wenn Sie auf der Ebene der Theorie denken, kann die höchste Effizienz ein Indikator von etwa 90% sein.

Auch die Art des Siliziums hat einen großen Einfluss auf die Effizienz einer jeden Solaranlage. Seine Atome können auf verschiedene Arten erhalten werden, und alle darauf basierenden Panels sind in drei Varianten unterteilt:

• Einkristalle;
• Polykristalle;
• amorphe Siliziumelemente.

Solarzellen werden aus Einkristallen hergestellt, deren Wirkungsgrad etwa 20 % beträgt. Sie sind teuer, weil sie am effizientesten sind. Polykristalle sind viel kostengünstiger, da in diesem Fall die Qualität ihrer Arbeit direkt von der Reinheit des bei ihrer Herstellung verwendeten Siliziums abhängt.

Elemente auf Basis von amorphem Silizium sind zur Grundlage für die Herstellung von flexiblen Dünnschicht-Solarmodulen geworden. Die Technologie ihrer Herstellung ist viel einfacher, die Kosten sind niedriger, aber die Effizienz ist geringer - nicht mehr als 6%. Sie nutzen sich schnell ab. Zur Verbesserung der Lebensdauer werden ihnen daher Selen, Gallium und Indium zugesetzt.

Verwendungszweck

Tragbare Elektronik

Zur Bereitstellung von Strom und / oder zum Aufladen von Batterien verschiedener Unterhaltungselektronik - Taschenrechner, Player, Taschenlampen usw.

Energieversorgung von Gebäuden

Solarbatterie auf dem Dach des Hauses

Großformatige Solarzellen werden ebenso wie Sonnenkollektoren in tropischen und subtropischen Regionen mit vielen Sonnentagen eingesetzt. Besonders beliebt in den Mittelmeerländern, wo sie auf den Dächern von Häusern platziert werden.

Neue spanische Haushalte sind seit März 2007 mit Solarwarmwasserbereitern ausgestattet, um je nach Standort des Hauses und erwartetem Wasserverbrauch zwischen 30 % und 70 % ihres Warmwasserbedarfs zu decken. Nichtwohngebäude (Einkaufszentren, Krankenhäuser usw.) müssen über eine Photovoltaikanlage verfügen.

Derzeit ruft die Umstellung auf Solarmodule viel Kritik in der Bevölkerung hervor. Dies liegt an der Erhöhung der Strompreise, Unordnung der Naturlandschaft. Gegner des Übergangs Sonnenkollektoren werden dafür kritisiert Übergang, als Eigentümer von Häusern und Grundstücken, auf denen Sonnenkollektoren installiert und Windparks werden vom Staat subventioniert, gewöhnliche Mieter jedoch nicht. Dazu hat das Bundeswirtschaftsministerium einen Gesetzentwurf entwickelt, der es in naher Zukunft ermöglicht, Vergünstigungen für Mieter von Häusern einzuführen, die mit Energie aus Photovoltaikanlagen oder Blockheizkraftwerken versorgt werden. Neben der Zahlung von Subventionen an Eigentümer von Häusern, die alternative Energiequellen nutzen, ist geplant, Subventionen an Mieter zu zahlen, die in diesen Häusern leben.

Einsatz im Weltraum

Sonnenkollektoren sind eine der wichtigsten Möglichkeiten, elektrische Energie in Raumfahrzeugen zu erzeugen: Sie arbeiten lange Zeit ohne Materialverbrauch und sind gleichzeitig umweltfreundlich, im Gegensatz zu Kern- und Radioisotopenenergiequellen.

Beim Fliegen in großer Entfernung von der Sonne (jenseits der Umlaufbahn des Mars) wird ihre Verwendung jedoch problematisch, da der Sonnenenergiefluss umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung von der Sonne ist. Beim Fliegen zu Venus und Merkur hingegen steigt die Leistung von Solarbatterien erheblich (in der Venusregion um das 2-fache, in der Merkurregion um das 6-fache).

Verwendung in der Medizin

Südkoreanische Wissenschaftler haben eine subkutane Solarzelle entwickelt. Eine Miniatur-Energiequelle kann unter die Haut einer Person implantiert werden, um den reibungslosen Betrieb von in den Körper implantierten Geräten wie beispielsweise einem Herzschrittmacher sicherzustellen. Eine solche Batterie ist 15-mal dünner als ein Haar und lässt sich auch mit Sonnencreme auf der Haut wieder aufladen.

Was ist Effizienz

Der Wirkungsgrad einer Batterie ist also die Menge an Potenzial, die sie tatsächlich erzeugt, angegeben in Prozent. Um es zu berechnen, ist es notwendig, die Leistung der elektrischen Energie durch die Leistung der Sonnenenergie zu teilen, die auf die Oberfläche der Sonnenkollektoren fällt.

Jetzt liegt diese Zahl im Bereich von 12 bis 25%. Obwohl er in der Praxis aufgrund der Wetter- und Klimabedingungen nicht über 15 steigt. Der Grund dafür sind die Materialien, aus denen Solarbatterien hergestellt werden. Silizium, das der wichtigste "Rohstoff" für ihre Herstellung ist, hat keine Fähigkeit, das UV-Spektrum zu absorbieren und kann nur mit Infrarotstrahlung arbeiten.Leider verschwenden wir aufgrund dieses Mangels die Energie des UV-Spektrums und nutzen sie nicht sinnvoll.

Einfluss auf die Leistung verschiedener Faktoren.

Die Effizienzsteigerung von Solarmodulen bereitet allen Forschern, die in diese Richtung arbeiten, Kopfzerbrechen. Bisher liegt der Wirkungsgrad solcher Geräte im Bereich von 15 bis 25 %. Der Prozentsatz ist sehr gering. Solarbatterien sind ein äußerst skurriles Gerät, dessen stabiler Betrieb von vielen Gründen abhängt.

Zu den Hauptfaktoren, die die Leistung auf zwei Arten beeinflussen können, gehören:

• Basismaterial für Solarzellen. Am schwächsten in dieser Hinsicht sind polykristalline Solarmodule mit einem Wirkungsgrad von bis zu 15 %. Als vielversprechend gelten Module auf Basis von Indium-Gallium oder Cadmium-Tellur mit bis zu 20 % Produktivität.
• Ausrichtung des Solarempfängers. Idealerweise sollten Solarmodule mit ihrer Arbeitsfläche im rechten Winkel zur Sonne ausgerichtet sein. In dieser Position sollten sie so lang wie möglich sein. Um die Dauer der korrekten Positionierung der Module im Bereich der Sonne zu verlängern, haben teurere Pendants ein Sonnennachführgerät in ihrem Arsenal, das die Batterien der Bewegung des Sterns folgend dreht.
• Überhitzung von Anlagen. Erhöhte Temperaturen wirken sich negativ auf die Stromerzeugung aus, daher ist bei der Installation auf eine ausreichende Belüftung und Kühlung der Paneele zu achten. Dies wird erreicht, indem ein belüfteter Spalt zwischen dem Paneel und der Installationsoberfläche installiert wird.
• Der von einem Objekt geworfene Schatten kann die Effizienz des gesamten Systems erheblich beeinträchtigen.

Wenn Sie alle Anforderungen erfüllt haben und die Module möglichst an der richtigen Position installieren, erhalten Sie Solarmodule mit hoher Effizienz. Es ist hoch, nicht maximal. Tatsache ist, dass die berechnete oder theoretische Effizienz ein Wert ist, der unter Laborbedingungen mit durchschnittlichen Parametern für Tageslichtstunden und die Anzahl der bewölkten Tage abgeleitet wurde.

In der Praxis wird der Wirkungsgrad natürlich niedriger sein.

Solar abholen Batterien für Ihr Zuhause, ist es besser, sich auf die untere Leistungsgrenze zu konzentrieren als auf die obere. Durch eine solche Auswahl der Solarmodule und aller für den Einsatzzweck geeigneten Komponenten können Sie sicher sein, dass die Kapazität der installierten Anlage ausreicht. Indem Sie in den Berechnungen eine niedrigere Leistungsgrenze wählen, können Sie sich die Anschaffung zusätzlicher Panels sparen, die bei Stromausfall zur Rückversicherung gekauft werden.

Ermutigende Entwicklungsperspektiven.

Bis heute gehört der absolute Wirkungsgradrekord in der Solarenergie amerikanischen Entwicklern und liegt bei 42,8%. Dieser Wert liegt 2 % über dem bisherigen Rekord aus dem Jahr 2010. Mit der Verbesserung einer Solarzelle aus kristallinem Silizium wurde eine Rekordenergiemenge erreicht. Die Einzigartigkeit einer solchen Studie besteht darin, dass alle Messungen ausschließlich unter Arbeitsbedingungen durchgeführt wurden, dh nicht in Labor- und Gewächshausräumen, sondern an realen Orten der vorgeschlagenen Anlage.

Am Rande der gleichen technischen Labors hört die Arbeit zur Steigerung des letzten Rekords nicht auf. Das nächste Ziel der Entwickler ist die Effizienzgrenze von Solarmodulen bei 50 %.Jeden Tag nähert sich die Menschheit dem Moment, an dem die Sonnenenergie die schädlichen und teuren derzeit verwendeten Energiequellen vollständig ersetzen und mit Giganten wie Wasserkraftwerken gleichziehen wird.

Wirkungsgrad verschiedener Arten von Solarmodulen

Alle modernen Solarzellen arbeiten auf der Grundlage der physikalischen Eigenschaften von Halbleitern. Photonen des Sonnenlichts, die auf Photovoltaikmodule fallen, schlagen Elektronen aus den äußeren Umlaufbahnen von Atomen heraus. Infolgedessen beginnt ihre Bewegung, was zum Auftreten eines elektrischen Stroms führt.

Einzelne Panels können keine normale Leistung liefern, daher werden sie in bestimmten Mengen an eine gemeinsame Solarbatterie angeschlossen. Je mehr Photovoltaikzellen am System beteiligt sind, desto höher ist die Stromausbeute.

Wenn Sie das Prinzip der Paneele kennen, können Sie deren Effizienz bestimmen. Theoretisch ist die Definition von Effizienz die erzeugte Strommenge dividiert durch die Energiemenge der Sonnenstrahlen, die auf ein bestimmtes Modul fallen. Theoretisch können moderne Systeme bis zu 25 % liefern, in der Realität sind es jedoch nicht mehr als 15 %. Viel hängt von dem Material ab, aus dem die Paneele bestehen. Beispielsweise ist weit verbreitetes Silizium in der Lage, nur Infrarotstrahlen zu absorbieren, und die Energie von Ultraviolettstrahlen wird von ihm nicht wahrgenommen und ist verschwendet.

Derzeit wird an der Herstellung von Mehrschichtmodulen gearbeitet, die es ermöglichen, Solarmodule mit hoher Effizienz herzustellen. Ihr Design umfasst verschiedene Materialien, die sich in mehreren Schichten befinden. Sie sind so ausgewählt, dass sie alle wesentlichen Energiequanten erfassen können.Das heißt, jede Schicht aus einem bestimmten Material ist in der Lage, eine der Energiearten zu absorbieren.

Theoretisch kann der Wirkungsgrad für solche Geräte auf bis zu 87 % gesteigert werden, aber in der Praxis ist die Technologie zur Herstellung solcher Paneele ziemlich kompliziert. Darüber hinaus sind ihre Kosten im Vergleich zu Standard-Solarsystemen viel höher.

Der Wirkungsgrad einer Solarbatterie hängt maßgeblich von der Art des in den Solarzellen verwendeten Siliziums ab. Alle auf diesem Material basierenden Paneele sind in drei Typen unterteilt:

• Monokristallin, mit einem Wirkungsgrad von 10-15%. Sie gelten als die effektivsten und ihr Preis ist deutlich höher als bei anderen Geräten.
• Polykristalline haben niedrigere Preise, aber ihre Kosten pro Watt sind viel niedriger. Bei der Verwendung hochwertiger Materialien sind solche Panels Einkristallen teilweise in der Effizienz überlegen.
• Flexible Dünnschicht-Panels auf Basis von amorphem Silizium. Sie sind einfach herzustellen und kostengünstig. Der Wirkungsgrad dieser Geräte ist jedoch sehr gering, etwa 5-6 %. Während des Betriebs nimmt ihre Leistung allmählich ab, die Produktivität wird geringer.

Vorteile

1. Da es keine beweglichen Teile und Elemente in den Paneelen gibt, wird die Haltbarkeit erhöht. Hersteller garantieren eine Lebensdauer von 25 Jahren.
2. Wenn Sie alle routinemäßigen Wartungs- und Betriebsvorschriften befolgen, erhöht sich die Betriebsdauer solcher Systeme auf 50 Jahre. Die Wartung ist ganz einfach - reinigen Sie die Fotozellen rechtzeitig von Staub, Schnee und anderen natürlichen Verunreinigungen.
3. Die Langlebigkeit des Systems ist der entscheidende Faktor für den Kauf und die Installation von Paneelen. Nachdem sich alle Kosten amortisiert haben, ist der erzeugte Strom kostenlos.

Das wichtigste Hindernis für die weit verbreitete Verwendung solcher Systeme sind ihre hohen Kosten. Angesichts der geringen Effizienz von Solarmodulen für Privathaushalte bestehen ernsthafte Zweifel an der wirtschaftlichen Notwendigkeit dieser speziellen Methode der Stromerzeugung.

Aber auch hier ist es notwendig, die Fähigkeiten dieser Systeme vernünftig zu bewerten und auf dieser Grundlage die erwartete Rendite zu berechnen. Herkömmlichen Strom wird es nicht vollständig ersetzen können, aber es ist durchaus möglich, durch den Einsatz von Solaranlagen Geld zu sparen.

Darüber hinaus ist es schwierig, solche Vorteile nicht zu bemerken wie:

• Strom in den entlegensten Gebieten der Zivilisation bekommen;
• Autonomie;
• Geräuschlosigkeit.

Nachteile der Solarenergie

• Die Notwendigkeit, große Flächen zu nutzen;
• Das Solarkraftwerk arbeitet nachts nicht und arbeitet in der Abenddämmerung nicht effektiv, während die Spitze des Stromverbrauchs genau in den Abendstunden auftritt;
• Trotz der Umweltverträglichkeit der erhaltenen Energie enthalten die Solarzellen selbst giftige Substanzen wie Blei, Cadmium, Gallium, Arsen usw.

Solarkraftwerke werden wegen hoher Kosten sowie der geringen Stabilität komplexer Bleihalogenide und der Toxizität dieser Verbindungen kritisiert. Derzeit läuft die aktive Entwicklung von bleifreien Halbleitern für Solarzellen, beispielsweise auf Basis von Wismut und Antimon.

Aufgrund ihres geringen Wirkungsgrades, der bestenfalls 20 Prozent erreicht, werden Solarpanels sehr heiß. Die restlichen 80 Prozent Solarenergie Das Licht heizt die Sonnenkollektoren auf Durchschnittstemperatur um die 55°C. AUS eine Erhöhung der Temperatur der Photovoltaikzelle durch 1° sinkt sein Wirkungsgrad um 0,5 %.Diese Abhängigkeit ist nichtlinear und eine Erhöhung der Elementtemperatur um 10° führt zu einer Abnahme des Wirkungsgrades um fast den Faktor zwei. Aktive Elemente von Kühlsystemen (Lüfter oder Pumpen), die Kältemittel pumpen, verbrauchen eine erhebliche Menge an Energie, erfordern regelmäßige Wartung und verringern die Zuverlässigkeit des gesamten Systems. Passive Kühlsysteme haben eine sehr geringe Leistung und können die Aufgabe der Kühlung von Solarmodulen nicht bewältigen.

Leistungsberechnung

Die Nutzung der Sonnenenergie und die wirtschaftliche Rationalität solcher Konzepte bestimmen die Effektivität aller Arten von Sonnenkollektorsystemen. Zunächst werden die Transformationskosten berücksichtigt. Sonnenenergie in Strom.

Wie rentabel und effektiv solche Systeme sind, wird durch Faktoren bestimmt wie:

• Art der Sonnenkollektoren und der zugehörigen Ausrüstung;
• Die Effizienz von Fotozellen und ihre Kosten;
• Klimabedingungen. Verschiedene Regionen haben unterschiedliche Sonnenaktivität. Dies wirkt sich auch auf die Amortisationszeit aus.

So wählen Sie die richtige Leistung aus

Vor dem Kauf von Modulen müssen Sie wissen, wie hoch die erforderliche Effizienz einer Solarbatterie sein kann.

Liegt Ihr Haushaltsverbrauch beispielsweise bei 100 kW/Monat (laut Stromzähler), dann ist es ratsam, dass die Solarzellen die gleiche Menge produzieren.

Habe mich dafür entschieden. Gehen wir weiter.

Es ist klar, dass die Solarstation nur tagsüber in Betrieb ist. Darüber hinaus wird die Leistung des Typenschilds bei klarem Himmel erreicht. Außerdem kann die Spitzenleistung unter der Bedingung erreicht werden, dass die Sonnenstrahlen auf die Oberfläche fallen. im rechten Winkel.

Wenn sich der Sonnenstand ändert, ändert sich auch der Winkel des Panels. Dementsprechend wird bei großen Winkeln eine merkliche Leistungsabnahme beobachtet.Dies ist nur an einem klaren Tag. Bei bewölktem Wetter kann ein 15- bis 20-facher Leistungsabfall garantiert werden. Selbst eine kleine Wolke oder Dunst verursacht einen 2-3-fachen Leistungsabfall

Auch dies muss berücksichtigt werden

Nun - wie berechnet man die Betriebszeit der Panels?

Die Betriebsdauer, in der die Akkus effektiv mit nahezu voller Kapazität arbeiten können, beträgt ca. 7 Stunden. Von 9:00 bis 16:00 Uhr Im Sommer gibt es mehr Tageslichtstunden, aber die Stromerzeugung morgens und abends ist sehr gering - innerhalb von 20–30 %. Der Rest, das sind 70%, wird wiederum tagsüber von 9.00 bis 16.00 Uhr generiert.

Es stellt sich also heraus, dass, wenn die Paneele eine Nennleistung von 1 kW haben, im Sommer die sonnigsten sind ein Tag erzeugt 7 kW / h Elektrizität. Vorausgesetzt, sie arbeiten von 9 bis 16 Stunden am Tag. Das heißt, es werden 210 kWh Strom pro Monat sein!

Dies ist ein Panel-Kit. Und eine Steckdose mit nur 100 Watt Leistung? Für einen Tag gibt es 700 Watt / Stunde. 21 kW pro Monat.

Wie Sie Ihr Solarpanel so effizient wie möglich arbeiten lassen

Die Leistung einer Solaranlage hängt ab von:

• Temperaturanzeiger;
• der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen;
• Oberflächenbeschaffenheit (es muss immer sauber sein);
• Wetterverhältnisse;
• das Vorhandensein oder Fehlen eines Schattens.

Der optimale Einfallswinkel der Sonnenstrahlen auf das Panel beträgt 90 °, dh eine gerade Linie. Es gibt bereits Solaranlagen, die mit einzigartigen Geräten ausgestattet sind. Sie ermöglichen es Ihnen, die Position des Sterns im Weltraum zu überwachen. Wenn sich die Position der Sonne in Bezug auf die Erde ändert, ändert sich auch der Neigungswinkel des Sonnensystems.

Auch die ständige Erwärmung der Elemente wirkt sich nicht optimal auf deren Leistung aus. Wenn Energie umgewandelt wird, treten ihre gravierenden Verluste auf.Daher muss zwischen dem Solarsystem und der Oberfläche, auf der es montiert wird, immer ein kleiner Abstand gelassen werden. Die darin strömenden Luftströme dienen als natürliche Art der Kühlung.

Die Reinheit von Solarmodulen ist ebenfalls ein wichtiger Faktor, der ihre Effizienz beeinflusst. Sind sie stark verschmutzt, sammeln sie weniger Licht, wodurch ihre Effizienz sinkt.

Auch die richtige Installation spielt eine große Rolle. Bei der Montage des Systems darf kein Schatten darauf fallen. Die beste Seite, auf der sie installiert werden sollten, ist der Süden.

In Bezug auf die Wetterbedingungen können wir gleichzeitig die beliebte Frage beantworten, ob Solarmodule bei bewölktem Wetter funktionieren. Ihre Arbeit geht natürlich weiter, denn die von der Sonne ausgehende elektromagnetische Strahlung trifft zu jeder Jahreszeit auf die Erde. Natürlich wird die Leistung der Module (COP) deutlich geringer sein, insbesondere in Regionen mit vielen Regen- und Bewölkungstagen im Jahr. Das heißt, sie werden Strom erzeugen, aber in viel geringeren Mengen als in Regionen mit sonnigem und heißem Klima.

Faktoren, die den Wirkungsgrad von Solarzellen beeinflussen

Merkmale der Struktur von Fotozellen führen zu einer Abnahme der Leistung von Paneelen mit steigender Temperatur.

Ein teilweises Dimmen des Panels verursacht einen Abfall der Ausgangsspannung aufgrund von Verlusten im unbeleuchteten Element, das beginnt, als parasitäre Last zu wirken. Dieser Nachteil kann beseitigt werden, indem an jeder Fotozelle des Panels ein Bypass installiert wird. Bei bewölktem Wetter und ohne direkte Sonneneinstrahlung werden Panels, die Linsen verwenden, um die Strahlung zu konzentrieren, äußerst ineffizient, da die Wirkung der Linse verschwindet.

Aus der Leistungskurve eines Photovoltaikmoduls ist ersichtlich, dass es zur Erzielung der größtmöglichen Effizienz auf die richtige Auswahl des Lastwiderstands ankommt. Dazu werden die Photovoltaikmodule nicht direkt an die Last angeschlossen, sondern verwenden einen Photovoltaiksystem-Management-Controller, der den optimalen Betrieb der Module gewährleistet.

Wie funktioniert eine Solarbatterie?

Alle modernen Solarzellen funktionieren dank der Entdeckung des Physikers Alexandre Becquerel im Jahr 1839 - dem eigentlichen Funktionsprinzip von Halbleitern.

Werden die Silizium-Fotozellen auf der oberen Platte erhitzt, werden die Atome des Silizium-Halbleiters freigesetzt. Sie versuchen, die Atome der unteren Platte einzufangen. In voller Übereinstimmung mit den Gesetzen der Physik müssen die Elektronen der Bodenplatte in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren. Diese Elektronen öffnen einen Weg - durch die Drähte. Die gespeicherte Energie wird an die Batterien übertragen und wieder an den obersten Siliziumwafer zurückgegeben.

Geschichte

1842 entdeckte Alexandre Edmond Becquerel die Wirkung der Umwandlung von Licht in Elektrizität. Charles Fritts begann mit der Verwendung von Selen, um Licht in Elektrizität umzuwandeln. Die ersten Prototypen von Solarzellen wurden von dem italienischen Photochemiker Giacomo Luigi Chamichan hergestellt.

Am 25. März 1948 kündigten Bell Laboratories die Entwicklung der ersten Solarzellen auf Siliziumbasis zur Erzeugung von elektrischem Strom an. Diese Entdeckung wurde von drei Mitarbeitern des Unternehmens gemacht – Calvin Souther Fuller, Daryl Chapin und Gerald Pearson.Bereits 4 Jahre später, am 17. März 1958, wurde in den USA ein Satellit mit Sonnenkollektoren, Avangard-1, gestartet. Am 15. Mai 1958 wurde in der UdSSR auch ein Satellit mit Sonnenkollektoren, Sputnik-3, gestartet.

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Wie schnell amortisieren sich Sonnenkollektoren?

Die Kosten für Solarmodule sind heute ziemlich hoch. Und angesichts des geringen Werts der Effizienz der Paneele ist die Frage ihrer Amortisation sehr relevant. Die Lebensdauer von Batterien, die mit Solarenergie betrieben werden, beträgt etwa 25 Jahre oder mehr. Wir werden etwas später darüber sprechen, was eine so lange Lebensdauer verursacht hat, aber jetzt werden wir die oben geäußerte Frage herausfinden.

Die Amortisationszeit wird beeinflusst durch:

• Ausgewählter Gerätetyp. Einschichtige Solarzellen haben im Vergleich zu mehrschichtigen Solarzellen einen geringeren Wirkungsgrad, aber auch einen viel niedrigeren Preis.
• Geografische Lage, dh je mehr Sonnenlicht in Ihrer Nähe, desto schneller amortisiert sich das installierte Modul.
• Kosten der Ausrüstung. Je mehr Geld Sie für den Kauf und die Installation von Elementen ausgeben, aus denen das Solarenergiesparsystem besteht, desto länger ist die Amortisationszeit.
• Die Kosten für Energieressourcen in Ihrer Region.

Die durchschnittliche Amortisationszeit für die Länder Südeuropas beträgt 1,5-2 Jahre, für die Länder Mitteleuropas 2,5-3,5 Jahre und in Russland beträgt die Amortisationszeit etwa 2-5 Jahre. In naher Zukunft wird die Effizienz von Solarmodulen erheblich steigen, was auf die Entwicklung fortschrittlicherer Technologien zurückzuführen ist, die die Effizienz steigern und die Kosten der Module senken. Und damit verkürzt sich auch die Zeit, in der sich das Energiesparsystem auf Solarenergie amortisiert.

Neueste Entwicklungen, die die Effizienz steigern

Fast täglich verkünden Wissenschaftler auf der ganzen Welt die Entwicklung einer neuen Methode zur Effizienzsteigerung von Solarmodulen. Lernen wir die interessantesten von ihnen kennen. Letztes Jahr stellte Sharp der Öffentlichkeit eine Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 43,5 % vor. Sie konnten diese Zahl erreichen, indem sie eine Linse installierten, um die Energie direkt im Element zu fokussieren.

Deutsche Physiker hinken Sharp nicht hinterher. Im Juni 2013 stellten sie ihre Solarzelle mit einer Fläche von nur 5,2 Quadratmetern vor. mm, bestehend aus 4 Schichten Halbleiterelementen. Mit dieser Technologie konnte ein Wirkungsgrad von 44,7 % erreicht werden. Maximale Effizienz wird auch hier durch die Fokussierung des Hohlspiegels erreicht.

Im Oktober 2013 wurden die Ergebnisse der Arbeit von Wissenschaftlern aus Stanford veröffentlicht. Sie haben einen neuen hitzebeständigen Verbundstoff entwickelt, der die Leistung von Photovoltaikzellen steigern kann. Der theoretische Wirkungsgrad liegt bei etwa 80 %. Wie wir oben geschrieben haben, können Halbleiter, zu denen auch Silizium gehört, nur IR-Strahlung absorbieren. Die Wirkung des neuen Verbundmaterials zielt also darauf ab, hochfrequente Strahlung in Infrarot umzuwandeln.

Die nächsten waren englische Wissenschaftler. Sie entwickelten eine Technologie, die die Zelleffizienz um 22 % steigern kann. Sie schlugen vor, Aluminium-Nanospikes auf der glatten Oberfläche von Dünnschichtplatten zu platzieren. Dieses Metall wurde aufgrund der Tatsache ausgewählt, dass es das Sonnenlicht nicht absorbiert, sondern im Gegenteil streut. Folglich nimmt die Menge an absorbierter Sonnenenergie zu. Daher die Leistungssteigerung der Solarbatterie.

Hier werden nur die Hauptentwicklungen angegeben, aber die Angelegenheit ist nicht darauf beschränkt. Wissenschaftler kämpfen um jedes Zehntelprozent, und bisher haben sie Erfolg. Hoffen wir, dass die Effizienz von Solarmodulen in naher Zukunft das richtige Niveau erreicht. Denn dann ist der Nutzen aus der Verwendung der Panels maximal.

Der Artikel wurde von Abdullina Regina erstellt

Moskau verwendet bereits neue Technologien zur Beleuchtung von Straßen und Parks, ich denke, die Wirtschaftlichkeit wurde dort berechnet:

Arten von Solarfotozellen und ihre Effizienz

Der Betrieb von Solarmodulen basiert auf den Eigenschaften von Halbleiterelementen. Sonnenlicht, das auf Photovoltaikmodule fällt, schlägt Elektronen durch Photonen aus der äußeren Umlaufbahn von Atomen heraus. Die resultierende große Anzahl von Elektronen liefert einen elektrischen Strom in einem geschlossenen Stromkreis. Ein oder zwei Paneele für normale Leistung reichen nicht aus. Daher werden mehrere Teile zu Solarmodulen kombiniert. Um die erforderliche Spannung und Leistung zu erhalten, werden sie parallel und in Reihe geschaltet. Eine größere Anzahl von Solarzellen bietet eine größere Fläche zum Absorbieren von Sonnenenergie und erzeugt mehr Strom.

Fotozellen

Eine Möglichkeit zur Effizienzsteigerung ist die Herstellung von Mehrschichtplatten. Solche Strukturen bestehen aus einer Reihe von Materialien, die in Schichten angeordnet sind. Die Auswahl der Materialien erfolgt so, dass Quanten unterschiedlicher Energien eingefangen werden. Eine Schicht mit einem Material absorbiert eine Energieart, mit einem zweiten eine andere und so weiter. Dadurch ist es möglich, Sonnenkollektoren mit hoher Effizienz herzustellen. Theoretisch lassen sich solche Sandwichpaneele vorsehen Wirkungsgrad bis zu 87 Prozent. Aber das ist theoretisch so, aber in der Praxis ist die Herstellung solcher Module problematisch. Außerdem werden sie sehr teuer.

Die Effizienz von Solaranlagen wird auch durch die Art des in Solarzellen verwendeten Siliziums beeinflusst. Abhängig von der Produktion des Siliziumatoms können sie in 3 Typen unterteilt werden:

• Monokristallin;
• Polykristallin;
• Platten aus amorphem Silizium.

Solarzellen aus einkristallinem Silizium haben einen Wirkungsgrad von 10-15 Prozent. Sie sind am effizientesten und kosten am meisten. Polysilizium-Modelle haben das billigste Watt an Strom. Viel hängt von der Reinheit der Materialien ab, und in einigen Fällen können polykristalline Elemente effektiver sein als Einkristalle.

Platte aus amorphem Silizium