Solarplatten : Was sind Sonnenkollektoren?

Was sind Sonnenkollektoren?

Photovoltaik (PV)-Zellen, oft auch als Solarzellen bekannt, werden in Sonnenkollektoren verwendet, um Sonnenlicht in Strom umzuwandeln.

Dieser Strom kann dann an das Stromnetz in Ihrem Haus angeschlossen werden.

Die Solartechnologie ist ziemlich alt; Obwohl die Fundamentaldaten gleich geblieben sind, hat sich die Effizienz von Solarmodulen in den letzten Jahren erheblich verbessert.

Die überwiegende Mehrheit der Solarzellen besteht aus Silizium, das eine verbesserte Effizienz und Kosten aufweist, da sich die Materialien vom amorphen (nichtkristallinen) zum polykristallinen und kristallinen (einkristallinen) Siliziumtyp entwickelt haben.

Im Gegensatz zu Brennstoffzellen oder Batterien verwenden Solarzellen keine chemischen Reaktionen, benötigen keinen Brennstoff zur Stromerzeugung und besitzen im Gegensatz zu Stromgeneratoren keine beweglichen Teile.

Solarzellen können in Arrays gruppiert werden, die riesige Gruppen von Zellen sind.

Diese Arrays bestehen aus Tausenden einzelner Zellen.

Sie können als zentrale Kraftwerke arbeiten, die Sonnenlicht in Strom umwandeln und an gewerbliche, industrielle und private Verbraucher verteilen.

Hausbesitzer haben Solarzellen in wesentlich kleineren Bauformen auf ihren Dächern platziert, die als Solarzellenpaneele oder einfach nur Solarpaneele bekannt sind, um ihre normale Energiequelle zu ersetzen oder zu ergänzen.

Solarzellenpaneele werden auch in vielen entfernten terrestrischen Regionen zur Stromversorgung verwendet, in denen normale Stromquellen entweder nicht verfügbar oder zu teuer in der Herstellung sind.

Wie funktionieren Sonnenkollektoren?

Sonnenkollektoren sammeln und wandeln reinen erneuerbaren Strom im Sonnenlicht in Strom um, der anschließend für elektrische Verbraucher verwendet werden kann.

Sonnenkollektoren bestehen aus mehreren Solarzellen, von denen jede aus Schichten aus Silizium, Phosphor (der eine negative Ladung ergibt) und Bor (der eine positive Ladung ergibt) besteht.

Photonen werden von Sonnenkollektoren absorbiert, die einen elektrischen Strom erzeugen.

Die beim Aufprall von Photonen auf die Oberfläche des Solarpanels freigesetzte Energie führt dazu, dass Elektronen aus den Atombahnen herausgedrückt und in das von den Solarzellen erzeugte elektrische Feld entladen werden, das diese freien Elektronen anschließend in den gerichteten Strom zieht.

Der Photovoltaik-Effekt bezieht sich auf den gesamten Prozess.

Der durchschnittliche Haushalt verfügt über mehr als genug Dachfläche, um die erforderliche Anzahl von Sonnenkollektoren unterzubringen, um ausreichend Solarstrom zu erzeugen, um seinen Strombedarf zu decken.

Überschüssig erzeugter Strom wird in das Hauptstromnetz eingespeist, was sich durch einen reduzierten Stromverbrauch in der Nacht bezahlt macht.

Eine Solaranlage erzeugt tagsüber Strom, der nachts im ausgewogenen netzgekoppelten Aufbau im Haus verbraucht wird.

Besitzer von Solargeneratoren können dank Net-Metering-Programmen eine Erstattung erhalten, wenn ihre Anlage mehr Energie erzeugt, als im Haus benötigt wird.

Ein Laderegler, eine Batteriebank und in den meisten Fällen ein Wechselrichter werden in netzfernen Solarsystemen benötigt.

Der Laderegler überträgt Gleichstrom von der Solaranlage an die Batteriebank.

Der Strom wird dann von der Batteriebank zu einem Wechselrichter übertragen, der den Gleichstrom in Wechselstrom (AC) umwandelt, den Nicht-Gleichstrom-Geräte verwenden können.

Solarpanel-Arrays sind so dimensioniert, dass sie mit Hilfe eines Wechselrichters die stärksten elektrischen Lastanforderungen erfüllen.

Der Wechselstrom kann Verbraucher in Haushalten und Unternehmen, Wohnmobilen und Booten, abgelegenen Hütten, Cottages oder Wohnhäusern und vielem mehr mit Strom versorgen.

Welche verschiedenen Arten von Sonnenkollektoren gibt es?

Wenn es um Sonnenkollektoren geht, denken Sie normalerweise an Kosten, Ästhetik und Energieeffizienz.

Obwohl dies alles wichtige Überlegungen sind, gibt es einen Faktor bei den Solarmodulen, der sich auf alle drei auswirkt: die Art der Solarmodule, die Sie auswählen.

Die verschiedenen Arten von Solarmodulen, die heute auf dem Markt erhältlich sind, wirken sich auf die Kosten für Installation und Herstellung sowie auf das Erscheinungsbild der Module auf Ihrem Dach aus.

Dies ist einer der wichtigsten Faktoren, die bei der Installation von Solarmodulen zu berücksichtigen sind.

Es gibt drei Arten von Solarmodulen, die jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile haben.

Polykristalline, monokristalline und Dünnschicht-Solarmodule sind die drei Arten von Solarmodulen.

Welche Sonnenkollektoren für Sie am besten geeignet sind, hängt von Ihrem einzigartigen Szenario ab und was Ihrer Meinung nach mit Sonnenkollektoren erreicht wird.

In diesem Leitfaden werden wir die vielen Arten von Solarmodulen, ihre Vor- und Nachteile und wie Sie das richtige für Sie auswählen, besprechen.

Monokristalline Solarmodule

Wie der Name schon sagt, werden Einkristallplatten aus einem reinen Siliziumkristall hergestellt, der in viele Wafer geschnitten wird.

Sie sind leicht an ihrer dunkelschwarzen Farbe zu erkennen, was darauf hinweist, dass sie aus reinem Silizium bestehen.

Monokristalline Module sind aufgrund der Verwendung von reinem Silizium mit Abstand die platzsparendsten und langlebigsten der drei Solarmodultypen.

Dies hat jedoch seinen Preis: Bei der Herstellung einer einzelnen monokristallinen Zelle wird eine beträchtliche Menge an Silizium verschwendet, die manchmal über 50% beträgt.

Dementsprechend hoch ist der Preis.

Polykristalline Solarmodule

Diese bestehen, wie der Begriff schon sagt, aus vielen Siliziumkristallen und nicht nur aus einem.

Die Siliziumfragmente werden geschmolzen und in eine quadratische Form gegossen.

Dies macht polykristalline Zellen kostengünstiger, da wenig Abfall anfällt, was ihnen ihre charakteristische quadratische Form verleiht.

Da jedoch ihre Siliziumreinheit und -struktur geringer ist als die der monokristallinen Platten, sind sie bei der Energieerzeugung und im Raum weniger effektiv.

Sie haben auch eine reduzierte Hitzetoleranz, was sie in Situationen mit hohen Temperaturen weniger effektiv macht.

Dünnschicht-Solarmodule

Dünnschicht-Solarmodule bestehen im Gegensatz zu polykristallinen und monokristallinen Solarmodulen aus einer Reihe von Materialien.

Cadmiumtellurid (CdTe) ist das gängigste Material für Dünnschicht-Solarmodule.

Die Hersteller fügen eine Schicht des CdTe zwischen die transparenten leitenden Schichten ein, die beim Einfangen des Sonnenlichts bei der Herstellung dieser Art von Dünnschichtpanel helfen.

Bei dieser Art der Dünnschichttechnik befindet sich darüber hinaus noch eine schützende Glasschicht.

Auch amorphes Silizium (a-Si), das mit der Struktur polykristalliner und monokristalliner Module vergleichbar ist, kann zur Herstellung von Dünnschicht-Solarmodulen verwendet werden.

Obwohl diese Dünnfilmplatten Silizium enthalten, sind sie nicht aus wesentlichen Siliziumwafern aufgebaut.

Sie bestehen aus nichtkristallinem Silizium, das auf Kunststoff, Glas oder Metall geschichtet wurde.

Schließlich sind CIGS-Panels (Kupfer-Indium-Gallium-Selenide) eine gängige Dünnschichttechnologie.

Alle vier Teile der CIGS-Panels sind zwischen zwei leitfähigen Schichten (Kunststoff, Aluminium, Glas oder Stahl) eingebettet, wobei Elektroden auf der Vorder- und Rückseite des Materials elektrische Ströme erfassen.

Wie sehen die verschiedenen Arten von Solarmodulen aus?

Das Aussehen jedes Solarmodultyps variiert aufgrund von Material- und Produktionsunterschieden:

Monokristalline Solarmodule

Es handelt sich höchstwahrscheinlich um ein monokristallines Panel, wenn Sie auf ein Solarpanel mit schwarzen Zellen stoßen.

Aufgrund der Art und Weise, wie Licht mit reinem Siliziumkristall in Kontakt kommt, erscheinen diese Zellen schwarz.

Während die Solarzellen schwarz sind, gibt es die Rückseiten und Rahmen monokristalliner Solarmodule in verschiedenen Farben.

Die Rückseite des Solarpanels ist normalerweise schwarz, silber oder weiß, und die Metallrahmen sind normalerweise schwarz oder silber.

Polykristalline Solarmodule

Im Gegensatz zu monokristallinen Solarzellen weisen polykristalline Solarzellen einen bläulichen Farbton auf, da das Licht von den Siliziumfragmenten in der Zelle anders reflektiert wird als vom reinen monokristallinen Siliziumwafer.

Polykristalline Panels weisen wie monokristalline Panels unterschiedliche farbige Rückseitenfolien und Rahmen auf.

Die Rahmen von polykristallinen Panels sind normalerweise silbern, während die Rückseiten silber oder weiß sind.

Dünnschicht-Solarmodule

Bei Dünnschicht-Solarmodulen sind die Dünne und das niedrige Profil der Technologie die charakteristischsten ästhetischen Merkmale.

Dünnschichtplatten sind in der Regel dünner als andere Plattenarten, wie der Name schon sagt.

Dies liegt daran, dass die Zellen in den Modulen 350-mal dünner sind als die kristallinen Wafer, die in polykristallinen und monokristallinen Solarmodulen verwendet werden.

Während Dünnschichtzellen im Vergleich zu normalen Solarzellen viel dünner sein können, kann die Gesamtdicke eines Dünnschichtmoduls der eines polykristallinen oder monokristallinen Solarmoduls ähnlich sein, wenn es einen dicken Rahmen umfasst.

Es gibt immer noch selbstklebende Dünnschicht-Solarmodule, die möglichst eng an der Dachfläche haften, aber auch andere Dünnschicht-Solarmodule, die mit bis zu fünfzig Millimeter dicken Rahmen widerstandsfähiger sind.

Dünnschicht-Solarmodule gibt es in verschiedenen Farben, darunter blau und schwarz, je nach Material, aus dem sie bestehen.

Wirkungsgrad und Nennleistung von Solarmodulen

Die Strommenge, die jede Art von Solarmodul erzeugen kann, variiert.

Polykristalline und monokristalline Solarmodule

Monokristalline Panels haben die beste Effizienz und Leistungsfähigkeit aller Paneltypen.

Monokristalline Solarmodule können Wirkungsgrade von mehr als 20 % erreichen, während polykristalline Solarmodule oft einen Wirkungsgrad von 15 bis 17 % erreichen.

Monokristalline Solarmodule produzieren aufgrund ihrer Effizienz und weil sie in Modulen mit höherer Wattzahl verfügbar sind, mehr Strom als andere Arten von Modulen.

Die meisten monokristallinen Solarmodule haben eine Leistung von mehr als 300 Watt (W), einige sogar von über 400 W.

Die Wattzahlen von polykristallinen Solarmodulen sind niedriger.

Dies soll nicht heißen, dass polykristalline und monokristalline Solarmodule physikalisch nicht vergleichbar sind; Tatsächlich haben beide Arten von Solarmodulen typischerweise 60 Siliziumzellen, wobei 72 oder 96 Zellvarianten verfügbar sind (normalerweise für große Installationen).

Monokristalline Panels können mit der gleichen Anzahl von Zellen mehr Strom produzieren.

Dünnschicht-Solarmodule

Dünnschicht-Solarmodule sind weniger effizient und haben eine geringere Leistungskapazität als polykristalline oder monokristalline Module.

Die Wirkungsgrade variieren je nach Art des in den Zellen verwendeten Materials, liegen jedoch normalerweise bei etwa 11 %.

Anders als bei polykristallinen und monokristallinen Solarmodulen, die in standardisierten 60, 72 und 96 Zellgrößen erhältlich sind, ist dies bei der Dünnschichttechnologie nicht der Fall.

Als Ergebnis wird die Leistungskapazität eines Dünnschichtpanels im Wesentlichen von seiner physikalischen Größe bestimmt.

Polykristalline und monokristalline Solarmodule haben im Durchschnitt eine höhere Leistungskapazität pro Quadratmeter (Quadratfuß) als Dünnschichtmodule.

Sonnenkollektoren gibt es in verschiedenen Preisklassen

Da die Produktionstechniken für polykristalline, monokristalline und Dünnschicht-Panels unterschiedlich sind, hat jeder Panel-Typ einen anderen Preis.

Die teuerste Wahl sind monokristalline Solarmodule.

Monokristalline Solarmodule gelten als die teuersten aller Arten von Solarmodulen.

Das liegt vor allem am Herstellungsprozess: Da Solarzellen aus einem einzigen Siliziumkristall bestehen, müssen die Hersteller die Kosten für die Herstellung dieser Kristalle tragen.

Diese Technik, die als Czochralski-Prozess bezeichnet wird, verbraucht viel Energie und verschwendet Silizium (das später zur Herstellung der polykristallinen Solarzellen verwendet werden kann).

Polykristalline Solarmodule sind ein guter Kompromiss.

Sonnenkollektoren aus polykristallinen Kristallen sind oft günstiger als monokristalline Sonnenkollektoren.

Da die Zellen statt aus einem einzigen reinen Siliziumkristall aus Siliziumfragmenten bestehen, ist dies der Fall.

Dies ermöglicht einen erheblich einfacheren Zellherstellungsprozess, der sowohl für Hersteller als auch für Endverbraucher Geld spart.

Die Kosten von Dünnschicht-Solarmodulen werden hauptsächlich durch die Art des Dünnschicht-Solarmoduls bestimmt; CdTe-Solarmodule sind im Allgemeinen am kostengünstigsten herzustellen, während CIGS-Solarmodule wesentlich teurer in der Herstellung sind als CdTe oder amorphes Silizium.

Aufgrund des zusätzlichen Arbeitsaufwands können die Gesamtkosten für die Installation eines Dünnschicht-Solarmodulsystems geringer sein als für die Installation eines polykristallinen und monokristallinen Solarmodulsystems, unabhängig von den Preisen der Module selbst.

Die Installation von Dünnschicht-Solarmodulen ist weniger arbeitsintensiv, da sie leichter und einfacher zu manövrieren sind, wodurch es für Installateure viel einfacher ist, die Module auf die Dächer zu heben und zu sichern.

Dies führt zu geringeren Arbeitskosten, die insgesamt zu einer günstigeren Solaranlage beitragen können.

Was ist der beste Solarmodultyp für Ihre Installation?

Ein Großteil Ihrer Entscheidung über die Art des Solarmoduls, das Sie für Ihr System wünschen, hängt von den Details der Situation und des Eigentums ab.

Polykristalline, monokristalline und Dünnschichtmodule haben jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile, und die beste Option für Sie hängt von der Immobilie und Ihren Solarprojektzielen ab.

Die Installation von kostengünstigeren und weniger effizienten polykristallinen Modulen kann für Immobilienbesitzer mit viel Fläche für Solarmodule im Voraus Geld sparen.

Die Installation hocheffizienter monokristalliner Solarmodule ist eine gute Option, wenn Sie wenig Platz haben und Geld bei Ihrer Stromrechnung sparen möchten.

Wenn es um Dünnschicht-Solarmodule geht, werden sie am häufigsten verwendet, wenn sie auf einem riesigen kommerziellen Dach installiert sind, das das zusätzliche Gewicht typischer Solaranlagen nicht tragen kann.

Da sie mehr Platz zum Auflegen von Dünnschichtplatten haben, können sich diese Arten von Dächern auch ihre geringeren Wirkungsgrade leisten.

Dünnschichtpaneele können auch tragbaren Solarsystemen zugute kommen, wie sie auf Wohnmobilen oder Booten zu sehen sind.

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

Hier sind einige häufig gestellte Fragen, die wir zu Solarmodulen erhalten.

Wie funktionieren Sonnenkollektoren und Batterien?

Sonnenkollektoren ermöglichen es Ihnen, Strom zu verbrauchen, sobald er erzeugt wird.

Auf der anderen Seite stehen jetzt Solarbatterien zur Verfügung, um den von Ihren Panels tagsüber erzeugten Strom zu speichern, damit Sie ihn später verwenden können.

Solarbatterien gibt es in verschiedenen Formen und Größen, jede mit ihren eigenen Eigenschaften und Fähigkeiten.

Einige haben die Größe einer Fahrzeugbatterie, andere die Größe eines Generators oder einer Waschmaschine.

Die meisten Leute, die Sonnenkollektoren installieren, tun dies ohne Batterie, weil sie Strom aus dem Stromnetz beziehen möchten, wenn die Kollektoren keinen Strom produzieren.

Solarbatterien werden in der Regel von Personen verwendet, die sich dafür einsetzen, "off-grid" zu leben.

Wie funktionieren die Solarmodule netzunabhängig?

Der Begriff „Off-Grid“ bezeichnet einen Standort, der nicht an das nationale Stromnetz angeschlossen ist.

Daher benötigen netzunabhängige Solarmodule einen Batteriespeicher, um zu funktionieren.

Ein Off-Grid-System muss in der Lage sein:

• Das ganze Jahr über genügend Energie produzieren

• Über ausreichende Batteriekapazität verfügen, um die Anforderungen des Haushalts zu erfüllen

Da Batterien, Wechselrichter und Backup-Generatoren teuer in der Wartung sind, finden sich diese Systeme oft nur an abgelegenen Orten, an denen ein Anschluss an das Stromnetz nicht praktikabel ist.

Sind Sonnenkollektoren effektiv?

Sonnenkollektoren sind nie 100% effizient, weil die Bedingungen nie ideal sind.

Die meisten Heimpaneele haben einen Wirkungsgrad von 20 %, was gering erscheinen mag, aber ausreichend ist, um den größten Teil (wenn nicht den gesamten) des Energieverbrauchs eines Haushalts zu decken.

Im Zuge der Weiterentwicklung des Solartechnologiesektors ist davon auszugehen, dass in Zukunft Solaranlagen für Haushalte effizienter werden.

Ist es möglich, Sonnenkollektoren auf einem Flachdach zu installieren?

Sonnenkollektoren können auf Flachdächern genauso gut funktionieren wie auf schrägen Dächern, da sie spezielle Montagerahmen verwenden, die es ermöglichen, sie im bestmöglichen Winkel zu neigen.

Flachdächer haben weitere Vorteile, da sie leichter zu erreichen sind, was die Installation und Wartung der Paneele erheblich erleichtert; Sie müssen keine Fliesen entfernen, wodurch die Platten von der Straße weniger sichtbar sind.

Funktionieren Sonnenkollektoren im Dunkeln oder nachts?

Nein, Sonnenkollektoren sind nachts nicht sehr effektiv.

Die Speicherung der tagsüber erzeugten Solarenergie ist jedoch einfacher denn je.

Die gebräuchlichste Technik ist die Verwendung von Batterien, die immer verfügbarer und wirtschaftlicher werden, da ihre Preise Jahr für Jahr weiter sinken.

Ist es möglich, Sonnenkollektoren an bewölkten Tagen zu verwenden?

Ja, das tun sie.

Normales Tageslicht reicht aus, damit die Panels richtig funktionieren.

Obwohl sie an klaren, sonnigen Tagen und im Sommer bei längeren Tageslichtstunden produktiver sind, benötigen sie kein intensives, strahlendes Sonnenlicht.

Sie schneiden auch in Gebieten mit weniger Wolkendecke besser ab.