Wie Sonnenkollektoren funktionieren
Wie Sonnenkollektoren funktionieren

Wie Sonnenkollektoren funktionieren

Es scheint Magie, aber es ist Wissenschaft. wir sagen es dir wie Sonnenkollektoren funktionieren und wie diese Paneele, die wir so oft auf den Dächern sehen Sonnenlicht in Strom umwandeln.

Solarmodule auf einen Blick

Mit bloßem Auge erkennen wir alle Solarmodule, wenn wir sie sehen. Sind einige Photovoltaikmodule die auf Dächern oder sonnenexponierten Flächen platziert werden und, obwohl sie immer dezenter und eleganter werden, sind leicht zu erkennen aufgrund seiner rechteckigen Form, seiner glatten Oberfläche und seiner dunklen oder schwarzen Farbe.

Diese Platten haben a Glasabdeckungso behandelt, dass es nicht reflektiert und nicht blendet, und innenliegend sind Zellen oder Solarzellen, diese kleineren Rechtecke, die das Solarpanel bilden. Und das ist, wo die Magie, die wir erwähnt haben, stattfindet.

Wenn diese Zellen von Sonnenlicht getroffen werden Elektrizität generieren. Die in den Platten erzeugte Energie ist jedoch noch nicht für den Betrieb Ihres Hauses geeignet, da Sie mit ihnen einen Strom von Strom erhalten Gleichstrom die Sie transformieren müssen, um es zu verwenden. Dafür ein Solarwechselrichter, wer ist zuständig Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln.

Wechselstrom ist das, was wir verwenden, um das Licht einzuschalten oder die Geräte zu betreiben. Es ist der Strom, der seit dem berühmten „Krieg der Strömungen“ konfrontiert Tesla und Edison vor mehr als einem Jahrhundert.

Im Gegensatz zu den Paneelen auf den Dächern ist der Solarwechselrichter nicht sichtbar, sondern ein Gerät, das normalerweise im Haus installiert wird.

Wie Sonnenkollektoren funktionieren

Was passiert im Inneren von Solarmodulen, damit Sonnenlicht in Strom umgewandelt wird? Grundsätzlich wird produziert photoelektrischer Effekt.

Zunächst einmal die transparente Abdeckung der Platten lässt Licht durch (das sichtbare Spektrum und das nahe Infrarot). An dieser Stelle ist die photoelektrischer Effekt Worüber wir gesprochen haben Dieser von Heinrich Hertz entdeckte Effekt ist dafür verantwortlich, dass Sonnenlicht, wenn es auf die Zelloberfläche trifft, a abgibt Fluss von freie Elektronen (elektrische Energie).

Und wo kommen diese Elektronen her? Diese Magie hat auch eine wissenschaftliche Erklärung. Das Licht, das uns in Form von erreicht Sonnenstrahlung kommt geladen mit Photonen. Je nach Wellenfrequenz des Lichts haben wir mehr oder weniger Lichtenergie (Photonen). Je kürzer die Wellenlänge, desto höher die Energie der Photonen. Wenn das Licht durch die Abdeckung der Sonnenkollektoren fällt, werden die Photovoltaikzellen Energie aufnehmen der Photonen. Wenn die Energie des Photons ausreicht, wird es a ausstoßen Elektron.

Es ist nicht Tyrannisierenist physikalisch, obwohl es stimmt, dass das Photon wie ein Bösewicht aussieht, der das Elektron aus der Gruppe wirft.

Der photoelektrische Effekt und der photovoltaische Effekt

Um zu verstehen, wie Solarmodule funktionieren, ist es notwendig, über diese beiden Effekte zu sprechen. Das haben wir durchgesehen photoelektrischer Effekt werden absorbiert Photonen zu gießen Elektronen. Und was auf atomarer Ebene passiert, ist die Grundlage dafür photovoltaischer Effekt1838 von der Jugend entdeckt Alexandre Edmond Becquerel.

Wenn durch die photoelektrischer Effekt Elektronen werden freigesetzt photovoltaischer Effekt verwendet diese Elektronen zur Erzeugung Elektrizität. Und dafür braucht man eine Halbleitermaterial.

Wie wir gesehen haben, sind Sonnenkollektoren eine Reihe von Photovoltaik-Zellen miteinander verbunden. Diese Zellen sind wie kleine Sandwiches, die wie üblich aus zwei Schichten Halbleitermaterial bestehen. Silizium.

Um Sonnenstrahlung in Energie umzuwandeln, Zellen müssen in der Lage sein, entgegengesetzte elektrische Ladungen zu trennen, also einerseits die negativen Elektroden und andererseits die positiven Elektroden. Aus diesem Grund ändern die Hersteller die Zusammensetzung jeder der beiden Schichten, aus denen die Zellen bestehen. Zur oberen Schicht fügen sie hinzu passen mit zu laden negative Elektroden. Stattdessen fügen sie der untersten Schicht hinzu Bor damit Sie eine Ladung haben positive Elektroden.

Also wenn a Photon (Sonnenstrahlung) trifft auf das Photovoltaikmodul, findet ein freies Elektron und drückt es aus den Siliziumschichten zu den metallischen leitfähigen Platten, die die Zellen umgeben. Von dort gelangt es zu den Kabeln, die mit der Platte verbunden sind und verwandelt sich in Strom.

Dieser Prozess, der sich über die Jahre entwickelt hat, ist der Ursprung der photovoltaischen Sonnenenergie und die Platten, die wir kennen. Was als erstes Solarpanel der Geschichte gilt, wurde 1883 von erfunden Charles Fritts, verwendete eine Schicht aus Selen und eine weitere aus Gold, um den photovoltaischen Effekt zu erzeugen. Derzeit ist Silizium das am häufigsten verwendete Material bei der Herstellung von Solarmodulen.

Sonnenstrahlung

Falls Sie sich gefragt haben, wenn die Sonne heiß ist, bedeutet das nicht, dass die Photonen mit mehr Energie aufgeladen werden. Denken Sie daran, dass Solarenergie aus der gewonnen wird Sonnenlicht, und nicht durch Wärme (z. B. Solarthermie). Daher erbringen Solarmodule nicht mehr, je heißer es ist, sondern entsprechend Sonneneinstrahlung auf die Platte.

Tatsächlich kann eine sehr hohe Temperatur sogar kontraproduktiv sein, da Starke Hitze kann die Leistung von Solarmodulen beeinträchtigen. Der Sommer ist jedoch immer noch die Zeit, in der wir normalerweise die meiste Energie erzeugen, weil wir dann haben mehr Sonnenstunden.

und was ist mit die Leistung von Solarmodulen im Winter? Nun, es wird nicht weniger, selbst ein kühler und sonniger Tag kann sein Optimum. Was passiert ist, dass die Tage verkürzt werden und deshalb haben wir weniger Zeit der Produktion.

Warum werden Sie die Solarpanels jetzt mit anderen Augen sehen? Obwohl wir das Rätsel gelöst haben, denken Sie natürlich daran, dass dies der grundlegende Betrieb von Sonnenkollektoren ist, aber nicht alle funktionieren und halten gleich. Platten rec Y Kanadische Solar Wer benutzt Engel Solar sie haben die Temperaturkoeffizient Marktführer (sie erzeugen mehr Energie bei hohen Temperaturen) und mehr Leistungsdichte (mehr Energie auf kleinen Flächen). Das bedeutet, dass sie generieren können etwa 20% mehr Leistung im Vergleich zu herkömmlichen Panels.

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