Zunächst zu den Vor- und Nachteilen von Solardachziegeln.
Vorteile: kein Erschöpfungsrisiko; sicher und zuverlässig, geräuschlos, emissionsfrei, absolut sauber; nicht durch die geografische Verteilung von Ressourcen eingeschränkt, kann die Vorteile von Gebäudedächern nutzen; z. B. in Gebieten ohne Stromversorgung und in Gebieten mit komplexem Gelände; kein Verbrauch von Brennstoffen erforderlich, Stromleitungen können zur Stromerzeugung vor Ort errichtet werden; hohe Energiequalität; hohe Akzeptanz beim Nutzer; kurze Bauzeit und kurze Zeit bis zur Energiegewinnung.
Nachteile: Die Herstellung von Solarmodulen ist durch hohe Umweltbelastung und hohen Energieverbrauch gekennzeichnet, und die Verteilungsdichte der eingestrahlten Energie ist gering, d. h., es wird eine riesige Fläche benötigt; die gewonnene Energie hängt von den Wetterbedingungen wie den vier Jahreszeiten, Tag und Nacht sowie Bewölkung oder Sonnenschein ab; derzeit sind die Generatorkosten im Vergleich zur thermischen Stromerzeugung hoch; der Herstellungsprozess von Photovoltaikmodulen ist nicht umweltfreundlich.
2. Warum Photovoltaikmodule verwenden?
Photovoltaische Materialien speichern Sonnenenergie und können so viel Energie einsparen.
3. Welche Anwendungsaspekte gibt es für Solarzellenmodule?
Eine Solarzelle ist ein spezielles Gerät mit einer Halbleiterbeschichtung, das das auf das Solarpanel scheinende Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln kann und als eine spezielle kleine Stromversorgung betrachtet werden kann.
Die Anwendung von Solarzellen ist heutzutage nichts Neues. Im Ausland finden regelmäßig spezielle Sportwagenrennen statt, bei denen Solarzellen zum Einsatz kommen. Die Geschwindigkeit und Reichweite einiger dieser Solar-Sportwagen ähneln denen von leichten Motorrädern.
Auch im Ausland wurden Solarzellen als Energiequelle für Flugzeuge erprobt, doch stellen sie relativ hohe Anforderungen an das Flugzeuggewicht. Es handelt sich um spezielle Modelle, ähnlich wie von Menschenkraft angetriebene Flugzeuge, die derzeit noch nicht flächendeckend eingesetzt werden können.
Solarzellen werden auch zur Speicherung von Licht in Gebäuden eingesetzt, aber die Kosten sind zu hoch, weshalb sie in dicht besiedelten Gebieten mit guten Bedingungen nicht mehr verwendet werden.
Die Anwendung von Solarzellen ist in China noch relativ selten. Vor einigen Jahren gab es ein kleines Kreuzfahrtschiff im Westsee von Hangzhou. Dessen Dach war mit Solarzellen bedeckt, die an sonnigen Tagen Batterien und Motoren mit Strom versorgen konnten.
Ein Lehrer des Luftfahrtkollegs Nanjing nutzte es ebenfalls im vorletzten Jahr, indem er das Fahrrad mit einem Dach versah und Solarzellen zur Stromversorgung des Motors verwendete. Es dürfte sich um das erste solarbetriebene Elektrofahrrad Chinas handeln.
Aufgrund der hohen Kosten von Solarzellen sind für deren Anwendung große Flächen und gute Sonneneinstrahlung erforderlich, und die Leistung ist als Energieversorgung für Fahrzeuge zu gering, sodass es nur sehr wenige praktische Anwendungen in Fahrzeugen gibt.
Angesichts der derzeit hohen Kosten von Solarzellen und der Notwendigkeit, bei der Anwendung auf Sonnenlicht angewiesen zu sein, müssen praktische Anwendungen oft in Verbindung mit Batterien eingesetzt werden, und sie eignen sich am besten für Situationen mit geringer Stromstärke.
Obwohl die Chancen für Solarzellen im Bereich der Energieerzeugung für Maschinen gering sind, ist der Autor persönlich der Ansicht, dass Solarzellen auch für viele spezielle Anwendungsbereiche entwickelt und eingesetzt werden können.
1. Als spezielle Stromversorgung dient sie für unbemannte Wetterstationen auf Inseln oder in Hochgebirgen. Dieses Verfahren ähnelt der Kommunikation künstlicher Satelliten, und seine Langzeitstabilität ist selbstverständlich.
2. Man kann es als spezielles Ladegerät an ein Halbleiterradio anschließen und bei Sonneneinstrahlung Radio hören. Das ist besonders praktisch für arme und abgelegene Gebiete, die nicht ganzjährig befahrbar sind.
3. Als spezielles Ladegerät kann es an die KO-Maschine oder das Mobiltelefon angeschlossen werden. Dadurch wird der Akku langsam geladen und seine Lebensdauer deutlich verlängert. Die Anwendung ist nicht allzu schwierig und ähnelt der eines Taschenrechners.
4. Bei Armbanduhren oder Wanduhren, die nur eine Batterie für mehrere Monate benötigen, ist es am besten, ein kleines Stück Solarbatterie als spezielle Ladequelle anzuschließen, um sich den Aufwand des Batteriewechsels vollständig zu ersparen.
Die oben genannten Methoden sind nicht schwierig, doch nach jahrelangem Warten ist noch kein entsprechendes Produkt auf den Markt gekommen. Das Radio selbst zu modifizieren ist zwar möglich, aber komplexere Modifikationen sind aufwendiger. Es bleibt zu hoffen, dass der Hersteller ein entsprechendes Produkt anbietet.
Das Anwendungsgebiet von Solarzellen ist sehr breit.
Lässt sich in folgende Punkte unterteilen:
1. Elektrische Energie: Hochleistungsstromerzeugungssysteme, Haushaltsstromerzeugungssysteme usw.
2. Kommunikation: drahtlose Energieübertragung, drahtlose Kommunikation usw.
3. Unterhaltungselektronikprodukte: Computer, Uhren, elektrisches Spielzeug, Radios usw.
4. Transportwesen: Automobile, Schiffe, Verkehrssignale, Straßenbeleuchtung, Leuchttürme usw.
5. Landwirtschaft: Wasserpumpen, Bewässerung usw.
6. Sonstiges: gekühlte Impfstoffe, Teebacken, Strom für Schulen usw.
Mit der rasanten Entwicklung der Elektronik verändern sich auch die verschiedenen elektronischen Produkte ständig. Kommunikations- und Informationsprodukte wie Mobiltelefone, Handheld-Computer und PDAs sind aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Diese Geräte benötigen eine Stromversorgung, um zu funktionieren. Viele kennen das Problem: Man ist hilflos, weil der Akku leer ist. Mit der Einführung von Solarkleidung dürfte dieses Problem bald der Vergangenheit angehören.
4. Klassifizierung und Eigenschaften von Photovoltaikmodulen
Photovoltaikmodule umfassen hauptsächlich Kombinationsboxen und AC/DC-Wandlerboxen.
5. Welche Vorteile bieten monokristallines Silizium, polykristallines Silizium und Dünnschichttechnologie in der Photovoltaikindustrie?
Vergleich der Leistungskennzahlen von Photovoltaikzellen Technologietyp Kristalline Siliziumzelle Dünnschichtzelle Monokristallines Silizium Polykristallines Silizium Amorphes Silizium Cadmiumtellurid Kupfer-Indium-Gallium-Selen-GaAs-Zelle Photoelektrischer Wirkungsgrad 16–17 % 14–15 % 6–7 % 8–10 % 10–11 % 18–22 % Wirkungsgrad des Photovoltaikmoduls 13–15 % 12–14 % 6–7 % 8–10 % 10–11 % 18–22 % Lichtempfangsfläche m²/kWp 7 8 15 11 10 4 Energieverbrauch bei der Herstellung hoch Hoch Niedrig Niedrig Niedrig Hoch Herstellungskosten hoch Hoch Niedrig Niedrig Mittel Mittel Hoch Ressourcenverfügbarkeit mittel Mittel Reichlich Gering Gering Gering Langhoff Institute USA USSC Corporation US National Renewable Energy Laboratory USA National Renewable Energy Laboratory Japan, Deutschland Kristalline Siliziumzellen, einschließlich monokristalliner und polykristalliner Siliziumzellen, die leicht in der Natur zu gewinnen sind, Schmelztechnologie und moderne Die chemische Industrie und die Elektronikindustrie sind gut aufeinander abgestimmt, sodass sich die Technologie im aktuellen Photovoltaikzellenmarkt etabliert hat und 2007 einen Marktanteil von 90 % erreichte. Monokristalline Siliziumbatterien sind derzeit die ausgereiftesten und am weitesten verbreiteten Batterien. Aufgrund des hohen Energieverbrauchs hat sich jedoch seit 1998 polykristallines Silizium (theoretischer Wirkungsgrad ca. 18 %) zunehmend als Marktführer durchgesetzt. Dünnschichtbatterien bestehen aus sehr dünnen, lichtempfindlichen Materialien, die auf kostengünstige Substrate aus Glas, Edelstahl oder Kunststoff aufgebracht oder beschichtet werden. Die technischen Kosten sind niedriger als bei kristallinem Silizium, und derzeit bieten sie keinen deutlichen Vorteil im Wirkungsgrad. Es wird jedoch erwartet, dass sie sich in Zukunft rasant entwickeln und zu einem wichtigen Marktsegment werden. Amorphe Silizium-Dünnschichtsolarzellen sind kostengünstig, leicht, haben einen hohen Wirkungsgrad und eignen sich gut für die Massenproduktion, wodurch sie großes Potenzial besitzen. Aufgrund der materialbedingten Degradation des Wirkungsgrades ist ihre Stabilität jedoch nicht hoch, was ihre praktische Anwendung direkt beeinträchtigt. Wenn das Stabilitätsproblem und das Problem der Umwandlungsrate weiter gelöst werden können, dann ist die große Solarzelle aus amorphem Silizium zweifellos eines der wichtigsten Entwicklungsprodukte der Solarzelle.
Veröffentlichungsdatum: 22. September 2023