Was ist PV und wie funktioniert das?

Photovoltaik (PV) ist ein Gerät, das Licht in Strom umwandelt. Sie sind auch als Solarzellen bekannt und werden oft in Verbindung mit anderen Geräten verwendet, um Solarmodule herzustellen.

PV (Photovoltaik)-Systeme, manchmal auch Solarstromsysteme genannt, wandeln die Energie der Sonne in Elektrizität um.

PV-Anlagen werden in der Regel auf dem Dach eines Gebäudes installiert, können aber auch auf einem Mast oder auf dem Boden montiert werden. PV-Anlagen können auch an abgelegenen Orten installiert werden, z. B. auf einer kleinen Insel oder auf einem abgelegenen Militärstützpunkt.

Die Technologie ändert sich schnell. Aber im Allgemeinen funktioniert die Photovoltaik wie folgt:

Photovoltaik, kurz PV, ist eine Vorrichtung, die Lichtenergie in elektrische Energie umwandelt. PV-Zellen werden aus Halbleitermaterialien hergestellt und bestehen aus zwei oder mehr dünnen Schichten aus Halbleitermaterial (normalerweise Silizium). Wenn Licht auf die Zelle fällt, wird eine bestimmte Menge im Halbleitermaterial absorbiert und erzeugt Elektronen, die von Elektroden an jedem Ende der Zelle aufgefangen werden.

PV-Zellen werden aus Halbleitermaterialien hergestellt.

PV-Zellen werden aus Halbleitermaterialien hergestellt. Silizium ist das am häufigsten verwendete Halbleitermaterial, aber auch Cadmiumtellurid, Kupfer-Indium-Gallium-Selenid (CIGS) und amorphes Silizium werden verwendet. Siliziumzellen haben einen höheren Wirkungsgrad als andere Arten von PV-Zellen. Sie sind jedoch auch teurer, da sie in einem Verfahren hergestellt werden, das hohe Temperaturen und Vakuumkammern erfordert.

Eine PV-Zelle besteht aus zwei oder mehr dünnen Schichten aus halbleitendem Material, in der Regel Silizium.

Eine PV-Zelle besteht aus zwei oder mehr dünnen Schichten aus halbleitendem Material, in der Regel Silizium. Jede Schicht wird in einem als Dotierung bezeichneten Prozess mit Verunreinigungen dotiert, wodurch p-n-Übergänge entstehen, durch die Elektronen fließen können. Der Übergang entsteht, indem dem Silizium während der Herstellung Dotierstoffe hinzugefügt werden, wodurch zwei Arten von Halbleitern entstehen: eine mit weniger Elektronen (die N-Schicht) und eine mit mehr Elektronen (die P-Schicht).

Wenn Licht auf die Zelle fällt, wird ein bestimmter Anteil des Lichts im Halbleitermaterial absorbiert.

Der erste Schritt zum Verständnis von Solarzellen ist die Betrachtung der verschiedenen Farben des Sonnenlichts und ihrer Wechselwirkung mit der Zelle.

Sonnenlicht besteht aus einer Mischung aus sichtbarem Licht, ultraviolettem (UV) und infrarotem Licht. Der sichtbare Teil enthält die Farben Rot, Orange, Gelb, Grün und Blau (ROYGB). Diese Farben werden von photovoltaischen Zellen zu einem viel höheren Anteil absorbiert als andere Farben wie ultraviolette oder infrarote Strahlung.

Die effektivste Farbe für die Stromerzeugung ist Blau, aber das bedeutet nicht, dass Sie ein Modul aufgrund seiner Farbe kaufen sollten! Verschiedenfarbige Paneele erzeugen unterschiedlich viel Strom, je nachdem, wie gut sie das Sonnenlicht absorbieren und in elektrischen Strom umwandeln.

Ein Teil dieser Energie löst die Elektronen aus ihren Atomen und lässt sie durch das Material fließen, um Strom zu erzeugen.

  • Ein Teil dieser Energie löst die Elektronen aus ihren Atomen und lässt sie durch das Material fließen, um Strom zu erzeugen.

  • Der Strom fließt dann durch einen Stromkreis und versorgt einen Verbraucher (wie eine Glühbirne) mit Strom.

Mit der heutigen Technologie kann ein PV-Modul unter Laborbedingungen etwa 1 Watt elektrische Leistung erzeugen.

Die Leistungsabgabe eines PV-Moduls wird in Watt gemessen. Die erzeugte Energiemenge hängt von der Größe des Moduls und der Lichtmenge ab, die es empfängt.

Um diese Information zu erhalten, müssen wir berechnen, wie viel Strom eine Solarzelle pro Stunde (oder Kilowattstunde) erzeugen kann.

Die Leistung eines PV-Moduls hängt von vielen Faktoren ab, unter anderem von den Wetterbedingungen und der Ausrichtung.

Die Strommenge, die ein Modul erzeugen kann, unterscheidet sich von der auf dem Typenschild angegebenen Leistung, da mehrere Faktoren die tatsächliche Leistung beeinflussen.

Die Nennleistung ist der maximale Strom, den ein PV-Modul unter Laborbedingungen erzeugen kann. Unter realen Bedingungen hängt die tatsächliche Leistung des Moduls von mehreren Faktoren ab:

  • der Ausrichtung der Module (Nord-Süd oder Ost-West)

  • der Temperatur und der Luftströmung in der Umgebung des Moduls

  • dem Wirkungsgrad der Solarzellen beim Einfangen des Sonnenlichts

PV-Module können parallel (wie Glühbirnen in einem Haus) oder in Reihe (wie Batterien in einer Taschenlampe) geschaltet werden.

PV-Module können parallel (wie Glühbirnen in einem Haus) oder in Reihe (wie Batterien in einer Taschenlampe) geschaltet werden.

Bei der Parallelschaltung wird die Spannung jedes Moduls angeglichen und der erzeugte Strom erhöht. Wenn Sie zwei 100-Watt-Module haben, können Sie sie zusammenschalten, um 200 Watt zu erzeugen. Das ist ganz einfach zu verstehen: Wenn Sie alle Wattleistungen zusammenzählen, erhalten Sie die Gesamtausgangsleistung Ihres Systems.

Bei der Reihenschaltung addiert sich die Spannung jedes einzelnen Moduls zu der des vorherigen Moduls; dies ermöglicht eine Erhöhung der Stromstärke, ohne dass sich die Spannung erhöht. Wenn Sie zwei 100-Watt-Paneele so miteinander verdrahtet haben, dass sie zusammen als ein 200-Watt-Array arbeiten und nicht einzeln als 100-Watt-Arrays, dann arbeiten sie tatsächlich mit der doppelten Nennleistung - insgesamt 200 Watt!

Durch das Zusammenschalten von Modulen entsteht eine Anlage mit größerer Leistungskapazität (Watt) und höherer Spannung.

Wenn Sie die Module parallel schalten, erhöht sich die Leistungskapazität (Watt) und die Spannung des Systems. Es wird jedoch nicht empfohlen, mehr als 4 Module pro String parallel zu schalten. Die Reihenschaltung von Modulen erhöht die Spannung einer PV-Anlage.

Wechselrichter werden verwendet, um die Gleichstromleistung einer PV-Anlage in Wechselstrom umzuwandeln, der in ein Stromnetz eingespeist oder von einer lokalen Last vor Ort verwendet werden kann.

Ein Wechselrichter ist ein Gerät, das Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umwandelt. Wechselrichter werden für die meisten PV-Systeme benötigt, um den Gleichstrom der Solarmodule in Wechselstrom umzuwandeln, der in ein Stromnetz eingespeist oder von einer lokalen Last vor Ort genutzt werden kann. Sie werden auch als elektronische Schalter bezeichnet, die den Gleichstrom von den Photovoltaikmodulen in Wechselstrom umwandeln, der für den Betrieb von kleinen Geräten und Leuchten, Maschinen mit einfachen Schaltkreisen usw. verwendet werden kann.

Für viele Anwendungen, wie z. B. die Versorgung von Kleingeräten oder Beleuchtung oder den Betrieb von Maschinen, die nur Gleichstrom benötigen, sind Wechselrichter nicht erforderlich.

Für viele Anwendungen sind Wechselrichter nicht erforderlich, z. B. für die Stromversorgung von Kleingeräten oder Beleuchtungen oder für den Betrieb von Maschinen, die nur Gleichstrom benötigen. Wechselrichter werden für die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom (AC) verwendet. Sie werden auch für die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom und das Aufladen von Batterien verwendet, und einige können sogar als Notstromquellen konfiguriert werden.

Zusammenfassung

PV-Systeme können zur Stromerzeugung für Haushalte und Unternehmen eingesetzt werden. Sie werden auch in PV-Kraftwerken eingesetzt. Die Photovoltaik wird immer beliebter, weil sie keine Treibhausgase erzeugt wie fossile Brennstoffe und somit gut für die Umwelt ist. Und da die Solarmodule jedes Jahr billiger und effizienter werden, ist es wahrscheinlich, dass im Laufe der Zeit noch mehr dieser Systeme auf der ganzen Welt installiert werden!

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