Sonsel: hoe genereer dit elektrisiteit?

Op sonnige dae kan 'n silikon sonsel 'n besonder groot hoeveelheid sonenergie benut en dit in elektrisiteit omskakel.

Foto: reimax16 / Fotolia

’n Kristallyne sonsel bestaan ​​gewoonlik uit twee lae silikon – altesaam twee tot drie tiendes van ’n millimeter dik. Aan die sonkant van die sonsel is die silikon doelbewus afgewissel met fosforatome. Om dit eenvoudig te stel, fosforatome het een negatiewe elektron te veel, dus is hulle negatief gelaai. Booratome sit aan die ander kant van die sel. Hulle het een elektron te min, so hulle is positief gelaai. In 'n sonsel raak die negatiewe en positiewe lae mekaar.

Hoe genereer 'n sonsel elektrisiteit?

Reeds in 1839 het die Franse fisikus Alexandre Edmond Becquerel 'n opspraakwekkende ontdekking gemaak: Wanneer lig (foto) op sekere stowwe val, word spanning (voltaïes) geskep. Na hierdie ontdekking moes 120 jaar verloop voordat die beginsel van fotovoltaïese energie as 'n energiebron vir die eerste satelliete en ruimtetuie gedien het. Intussen het sonselle 'n gewilde verskaffer van elektrisiteit vir energiebesparers in hul eie huise geword. Maar hoe werk 'n sonsel eintlik?
Wanneer lig die sel tref, word elektrone in beweging gebring. Sodra hulle aan die gang is, spring hulle oor die grens van die negatiewe na die positiewe laag, waar daar 'n gebrek aan elektrone is - ander beweeg op. Die elektrone migreer terug na hul ou laag aan die onderkant van die sel via 'n metaalrooster (kontakvinger), kabel en draerplaat (kontak). Wanneer die stroombaan gesluit is, vloei elektriese stroom.

Lig maak elektrone in die grenslaag (groen) los wat om die buitekant van die gloeilamp terugvloei.

Foto: DAS HAUS / Andreas Schiebel

Hoe meer ligstrale die elektrone tref, hoe meer elektrisiteit produseer 'n sonsel. As die son dus sterker skyn, produseer sonselle ook meer elektrisiteit. Met konstante bestraling hang die kragtoename slegs van die oppervlak af. Hoe groter die oppervlak van die sonselle, hoe hoër is die stroomsterkte.
Wenk: ’n Sonkragstelsel is altyd die moeite werd: Selfs al maak die grootte saak met sonkragstelsels, kan jy volhoubare elektrisiteit produseer met mini-fotovoltaïese stelsels.

Watter elektrisiteit genereer 'n sonsel?

’n Sonsel produseer gelykstroom, wat ook in batterye gestoor word. 'n Kragtoevoertoestel, ook 'n omskakelaar genoem, skakel die gegenereerde gelykstroom om in wisselstroom (230 volt wisselspanning). Die elektrisiteit wat opgewek word, word geheel en al in die openbare netwerk ingevoer. Dit word vergoed volgens die "Wet op Hernubare Energiebronne" (EEG).

Elektrisiteit vloei vanaf die sonsel via ladingbeheerders en omskakelaars na die battery of die kragnetwerk.

Foto: DAS HAUS / Andreas Schiebel

Wenk: ’n Sonsel self kan nie elektrisiteit stoor nie, dit verskaf dit net. Tensy jy ook 'n kragbergingstelsel vir fotovoltaïese installasie installeer. Dit kan ook 'n goeie alternatief vir groen elektrisiteit van die kragnetwerk wees.

Hoe word 'n sonkragmodule gebou?

’n Sonsel kan nie buite werk sonder beskerming nie. Sonselle moet onder 'n deksel wees: die sonkragmodule. Verskeie sonselle word aan mekaar verbind om 'n eenheid in die module te vorm. Die kristallyne selle is dus in lyn en met mekaar verbind. Die individuele stringe word in plastiekfilm verpak en tussen twee glasplate geplaas. Dan produseer die dunfilm-tegnologie 'n groot sel, so te sê, wanneer die glasplaat verdamp word.
 

Kry aanbiedinge van kenners hier:

Watter tipe sonselle is daar?

Daar is verskillende tipes sonselle, wat ons hieronder aan jou sal bekendstel.
 

Kristallyne sonsel

Kristallyne selle verloor skaars hul doeltreffendheid selfs oor dekades. Die selle maak ongeveer 80 persent van wêreldproduksie uit. Daar is twee tipes selle.

• Monokristallyne sonsel: Die uitgangsmateriaal is duur hoësuiwer silikon, wat in 'n tydrowende en duur proses uit 'n silikonsmelt onttrek word, in stawe gedruk en in skywe tot 12 sentimeter in deursnee gesny word. In die monokristal is alle atome op dieselfde manier in lyn gebring. Die blou tot swart selle, wat ook op versoek in 'n ander kleur gekleur kan word, het 'n doeltreffendheid van tussen 20 en 22 persent.
   
• Multikristallyne sonsel: Industrieel vervaardigde polisilicon is goedkoper as die vervaardiging van monokristalle. Die doeltreffendheid van die blouerige selle is 15 tot 20 persent.

Lees meer interessante artikels hier Huishoudelike wenke Vergelyk sonstorte: Kies die beste vir jou doel Energie & Klimaatvertoon Sonkollektor: 'n Goeie alternatief vir fotovoltaïese? Aangebied deur Energie en klimaat Mini fotovoltaïese stelsels: Almal kan die son oes

Amorfe sonsel

Die goedkoper amorfe selle is geskik vir waterkenmerke in die tuin, huishoudelike skubbe en ook op groot fasades. As die ruimte vir 'n groot sonnestelsel beperk is, werk die kristallyne selle meer effektief.
'n Amorfe sel word soos volg opgebou: Die elektrisiteit genererende laag word op 'n glasplaat verdamp. Die atome word nie meer in 'n kristalstruktuur gestoor nie, maar op 'n ongeordende (amorfe) wyse. Hierdie proses verg relatief min silikon, wat die prys van 'n sonsel verlaag. In vergelyking met die 0,2 tot 0,3 millimeter dik kristallyne selle, meet dunfilmselle slegs 0,01 tot 0,05 millimeter. Die selle is bruin of antrasiet en het 'n doeltreffendheid van sowat agt persent. Die doeltreffendheid van amorfe selle neem af oor die jare: na 20 jaar is dit ongeveer 70 persent van die aanvanklike uitset van die sonsel. Op somber dae lewer amorfe selle meer elektrisiteit as ander sonselle.

Fotovoltaïese werk ook wanneer daar min spasie is: Moderne sonkragmodules kan diskreet op die stoepdak of die motorafdak geïnstalleer word.

Foto: epr / solarcarporte.de

Watter sonselle het die hoogste doeltreffendheid?

Soos hierbo verduidelik, bereik 'n monokristallyne sonsel die hoogste doeltreffendheid, gevolg deur die polikristallyne sonselle. Die voordele van die monokristallyne modules word egter geneutraliseer deur die hoë uitgawes van energie en koste vir die groei van die silikonkristalle. 'n Meer onlangse ontwikkeling kan hier groot potensiaal hê: die kwasi-monokristallyne modules. Dit is polikristallyne modules wat, danksy 'n spesiale beheerstelsel, soortgelyke eienskappe as monokristallyne modules tydens kristalgroei het.
Die doeltreffendheid van 'n stof kan nie na willekeur verder ontwikkel word nie en het natuurlike perke - omdat die materiaal slegs sekere golflengtes van lig kan verwerk. In die geval van monokristallyne silikonmodules is die hoogste graad van doeltreffendheid wat bereik kan word ongeveer 29 tot 33 persent - in teorie. Want nuwe tegnologie skep ook nuwe geleenthede. Sogenaamde tandem-sonselle kan byvoorbeeld doeltreffendheid verhoog deur 'n eenvoudige beginsel te gebruik: As jy verskillende materiale vir verskillende dele van die ligspektrum bo-op mekaar stapel, word die doeltreffendheid ook verhoog. Meer as 40 persent is reeds op hierdie manier bereik, meer as 80 persent is denkbaar vir die toekoms.