Was ist Solarenergie?
Solarenergie wird aus der Strahlungsenergie der Sonne durch die Fusion von Wasserstoff- und Heliumatomen im Inneren der Sonne gewonnen, wobei eine große Menge an Kernenergie freigesetzt wird. Solarmodule bestehen aus photovoltaischen Zellen, die Sonnenenergie in Strom umwandeln.
Wie Solarmodule funktionieren: der photovoltaische Effekt
Solarmodule funktionieren nach dem Prinzip, dass Strom erzeugt wird, wenn Teilchen oder Photonen des Sonnenlichts Elektronen aus den Atomen lösen und sie in Bewegung setzen. Dieser Elektronenfluss ist Elektrizität, und Solarmodule sind so konzipiert, dass sie diesen Elektronenfluss einfangen und in nutzbaren elektrischen Strom umwandeln. Dieser Prozess wird als photovoltaischer Effekt bezeichnet und ist der chemische und physikalische Prozess, der den meisten Solartechnologien zugrunde liegt.
Schritte zur Funktionsweise des photovoltaischen Effekts: (siehe Erklärvideo: Was ist das Prinzip der photovoltaischen Stromerzeugung?)
Die meisten der heute verwendeten Photovoltaikmodule sind auf Silizium basierende Photovoltaikzellen. Silizium ist das am häufigsten verwendete Halbleitermaterial der Welt. Wenn reines Silizium mit einem Atom dotiert wird, das fünf Außenelektronen hat, wie z. B. ein Phosphoratom, bilden nur vier dieser Elektronen kovalente Bindungen mit den umgebenden Elektronen, so dass ein zusätzliches freies Elektron vorhanden ist, das wir als Halbleiter vom Typ N bezeichnen. Wenn reines Silizium mit einem Atom gemischt wird, das nur drei Außenelektronen hat, z. B. einem Boratom, so dass die umgebenden Siliziumatome ein Elektron haben, das keine kovalente Bindung mit dem Boratom eingehen kann, entsteht eine Leerstelle, die wir als Loch bezeichnen, und ein solcher Halbleiter ist ein Halbleiter vom P-Typ.
Wenn ein N-Typ-Halbleiter mit einem P-Typ-Halbleiter kombiniert wird, diffundieren die freien Elektronen im N-Typ-Halbleiter und die Löcher im P-Typ-Halbleiter und verbinden sich miteinander, bis sie ein dynamisches Gleichgewicht erreichen, einen stabilen Zustand, der als PN-Übergang bezeichnet wird. In dem eingebauten elektrischen Feld wird die Elektronenbewegung vom N-Typ-Halbleiter zum P-Typ-Halbleiter geleitet.
Wenn Sonnenlicht auf eine PV-Zelle trifft, wird die Photonenenergie des Lichts teilweise von den Elektronen absorbiert. Wenn die vom Elektron absorbierte Energie groß genug ist, kann es sich aus der kovalenten Bindung lösen und zu einem freien Elektron werden. Das Elektron und das Loch bewegen sich unter der Kraft des eingebauten elektrischen Feldes in den N- bzw. P-Bereich. Die Richtung der Elektronenbewegung ist vom P-Bereich zum N-Bereich. Wenn nun ein externer Stromkreis angeschlossen wird, kehren die in der N-Zone angesammelten Elektronen über den Stromkreis in die P-Zone zurück und erzeugen so Strom.
Wie können Solarmodule Strom für Ihr Haus erzeugen?
Fotovoltaikzellen sind zwischen Schichten aus Halbleitermaterialien wie Silizium eingebettet. Jede Schicht hat unterschiedliche elektronische Eigenschaften, die Energie erzeugen, wenn sie von den Photonen der Sonne getroffen werden, wodurch ein elektrisches Feld entsteht.
Die Erzeugung von elektrischem Strom ist der erste Schritt in der Arbeit eines Solarmoduls, und hier erfahren Sie, wie ein Solarmodul ein brauchbares elektrisches System für Ihr Haus schaffen kann.
1) Photovoltaische Zellen absorbieren die Sonnenenergie und wandeln sie in Gleichstrom um
Wie bereits erwähnt, leisten die Solarzellen, aus denen die einzelnen Solarmodule bestehen, einen Großteil der Arbeit bei der Stromerzeugung. In einer Fotovoltaikzelle werden zwei Siliziumschichten verwendet, wobei jede Schicht speziell behandelt oder "dotiert" wird, um ein elektrisches Feld an der Verbindungsstelle zwischen den Schichten zu erzeugen. Dieses elektrische Feld zwingt lose Elektronen, durch die Solarzelle und aus dem Siliziumübergang zu fließen, wodurch ein elektrischer Strom erzeugt wird. Durch den photovoltaischen Effekt erzeugt das Solarmodul einen elektrischen Strom. 2.
2) Der Solarwechselrichter wandelt den Gleichstrom aus dem Solarmodul in Wechselstrom um, der von den meisten Haushaltsgeräten verwendet wird. Wenn der Gleichstrom den Solarwechselrichter durchläuft, wird er in Wechselstrom umgewandelt. Der Wechselrichter kann auch mit einem Transformator ausgestattet sein, der die Spannung der Gleich- und Wechselströme regelt.
3) Die Elektrizität fließt durch Ihr Haus, um elektronische Geräte zu betreiben
Der Solarwechselrichter überträgt den umgewandelten Wechselstrom an die Verteilertafel in Ihrem Haus. Von dort aus wird der Strom im ganzen Haus an alle Steckdosen verteilt, so dass immer dann, wenn Ihre Geräte eingesteckt werden müssen, Strom zur Verfügung steht.
4) Die von den Solarzellen erzeugte überschüssige Elektrizität wird ins Netz eingespeist
Wenn Sie ein netzgekoppeltes Solarsystem haben, kann der Strom sowohl ins Netz als auch aus dem Netz fließen, und die überschüssige Energie, die Ihre Module erzeugen, kann Ihnen sogar Geld einbringen. Im Rahmen des so genannten Net-Metering erhalten Sie eine Gutschrift vom Netz, wenn Sie Strom ins Netz zurückspeisen, wodurch Ihre Stromrechnung insgesamt günstiger wird.
Wenn Sie Geld auf Ihrer Stromrechnung sparen oder in erneuerbare Energien investieren möchten, ist Maysun Solar ein spezialisierter Hersteller von Photovoltaikmodulen und hat die Erfahrung, um Ihnen die richtigen Module zu liefern. Bitte kontaktieren Sie uns für ein Angebot, wenn Sie eines benötigen.