Top-Solarbatterietypen und ihre Vorteile

Die Menschen lieben Solarenergie, weil sie endlos verfügbar, immer verfügbar und nicht umweltschädlich ist. Immer mehr Menschen entscheiden sich für die Nutzung von Solarenergie, weil es sich dabei um eine saubere Energiequelle handelt. Diese Wahl wird immer beliebter, je mehr wir uns um die Umwelt kümmern.

Arten von Solarbatterien (Photovoltaikmodulen):

1. Monokristalline Silizium-Solarbatterie:

Monokristalline Silizium-Solarbatterien haben eine Struktur, die vordere kammförmige Elektroden, einen Antireflexfilm, eine N-Typ-Schicht, einen PN-Übergang, eine P-Typ-Schicht und eine Rückelektrode umfasst. Diese Solarbatterien bestehen aus hochreinen monokristallinen Siliziumstäben. Diese Stäbe werden in Scheiben geschnitten und durch verschiedene Halbleitertechniken verarbeitet, um den PN-Übergang zu bilden. Anschließend werden die Gitterlinien im Siebdruckverfahren hergestellt und die Rückelektrode durch Sintern hergestellt. Diese einzelnen Scheiben können zu Solarbatteriemodulen oder Photovoltaikmodulen mit der erforderlichen Spannung und Stromstärke zusammengesetzt werden. Anschließend werden sie in Solaranlagen unterschiedlicher Größe eingerahmt. Derzeit liegt der Wirkungsgrad dieser Batterien bei etwa 18 %, kann aber bis zu 24 % erreichen.

2. Polykristalline Silizium-Solarbatterie:

Polykristalline Silizium-Dünnschicht-Solarbatterien verwenden eine relativ dünne Schicht aus kristallinem Silizium als aktive Schicht für die Batterie. Dadurch bleiben nicht nur die hohe Leistung und Stabilität kristalliner Silizium-Solarbatterien erhalten, sondern auch die Kosten werden deutlich gesenkt. Das Funktionsprinzip ähnelt dem anderer Solarbatterien und basiert auf dem photovoltaischen Effekt, wenn Sonnenlicht mit Halbleitermaterial interagiert. Diese Batterien verwenden polykristallines Silizium, das viele einkristalline Körner enthält oder aus monokristallinem Siliziumabfall und metallurgischem Silizium geschmolzen wird. Dieses Silizium wird dann in Graphitformen gegossen, um polykristalline Siliziumblöcke zu bilden. Diese Blöcke werden für die Batterieherstellung in quadratische Scheiben geschnitten. Ihr Herstellungsprozess ähnelt monokristallinen Silizium-Solarbatterien, sie sind jedoch effizienter (bis zu etwa 16 %). Außerdem sind sie günstiger in der Herstellung, weshalb sie beliebt sind.

3. Solarbatterie aus amorphem Silizium:

Amorphe Silizium-Solarbatterien bestehen aus einer transparenten Oxidfilmschicht (TCO), einer amorphen Silizium-Dünnfilm-PIN-Schicht (I-Schicht ist die intrinsische Absorptionsschicht) und einer Rückelektroden-Metalldünnfilmschicht. Die Basis kann aus einer Aluminiumlegierung, Edelstahl oder Spezialkunststoff bestehen. Ihre Herstellungsweise unterscheidet sich stark von monokristallinen und polykristallinen Solarbatterien. Sie verbrauchen weniger Silizium und noch weniger Strom. Die gebräuchlichste Methode ist die Glimmentladung, um einen amorphen Siliziumfilm vom N- oder P-Typ zu erhalten. Diese Batterien sind dünn und können in Schichten oder mithilfe integrierter Schaltkreismethoden hergestellt werden, um viele in Reihe geschaltete Batterien für höhere Spannungen herzustellen. Ihre Effizienz ist jedoch geringer und liegt auf internationalem Fortgeschrittenenniveau bei etwa 10 %.

4. Verbundsolarbatterien

Cadmiumsulfid- und Cadmiumtellurid-Dünnschicht-Solarbatterien weisen höhere Wirkungsgrade auf als amorphe Siliziumbatterien, sind jedoch günstiger als monokristalline Siliziumbatterien. Auf der globalen Bühne gehen viele Nationen von der Laborforschung an Cadmiumtellurid-Dünnschicht-Solarbatterien zur industriellen Massenproduktion über.

• A. Cadmiumsulfid-Solarbatterien: Auch wenn ihr photoelektrischer Wirkungsgrad mittlerweile 9 % erreicht, können sie immer noch nicht mit polykristallinen Silizium-Solarbatterien mithalten. Ihr Herstellungsprozess ist jedoch einfacher als der von amorphen Silizium-Dünnschichtbatterien.
• B. Galliumarsenid-Solarbatterien: Diese passen gut zum Sonnenspektrum und halten hohen Temperaturen stand. Selbst bei 250 °C bleibt ihre photoelektrische Umwandlung robust, mit Spitzenwirkungsgraden von etwa 30 %. Sie eignen sich besonders für Hochtemperatur-Konzentrator-Solarbatterien. Aufgrund der Knappheit von Gallium und der Toxizität von Arsen schränken ihre hohen Herstellungskosten ihre Entwicklung jedoch ein.
• C. Kupfer-Indium-Selenid-Solarbatterien: Diese Batterien bestehen aus einem trinären Verbindungshalbleiter und haben eine polykristalline Dünnschichtstruktur. Sie sind kostengünstig, stabil und verfügen über einen photoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad von über 10 %. Sie entwickeln sich zu starken Konkurrenten für Dünnschicht-Solarbatterien aus amorphem Silizium.

5. Chemische Nanokristall-Solarbatterien

Farbstoffsensibilisierte nanokristalline Solarbatterien (DSSCs) bestehen hauptsächlich aus einem transparenten, leitfähigen, filmbeschichteten Glassubstrat, einem farbstoffsensibilisierten Halbleitermaterial, einer Gegenelektrode und einem Elektrolyten. Seine Anode ist ein farbstoffsensibilisierter Halbleiter-Dünnfilm (TiO2-Film) und seine Kathode ist platinbeschichtetes leitfähiges Glas. Diese Solarbatterien werden wegen ihrer geringen Kosten, ihres unkomplizierten Herstellungsprozesses und ihrer stabilen Leistung geschätzt, wobei die Wirkungsgrade durchweg über 10 % liegen. Ihre Kosten betragen nur einen Bruchteil (zwischen 1/5 und 1/10) der Silizium-Solarbatterien und sie haben eine Lebensdauer von über 20 Jahren.

6. Tandem-Solarbatterien

Durch das Schichten von Batterien wird ihre Leistung verbessert. Durch dünnere Photovoltaikmodule können Geräte problemlos gestapelt werden. Diese Schichten können entweder vom gleichen Gerät oder von unterschiedlichem Typ sein. Jede Schicht absorbiert aufgrund ihrer einzigartigen Fotoreaktionseigenschaften unterschiedliche Wellenlängen des Sonnenlichts. Diese Schichtung sorgt für eine bessere Absorption des gesamten Spektrums des Sonnenlichts und aufgrund des Kopplungseffekts zwischen den Geräten können die Gesamtumwandlungsraten für Fotoenergie sogar noch höher sein.

7. Flexible Solarbatterien

Flexible Solarbatteriemodule bestehen aus hochwertigem Silikonmaterial, laminiert mit solarspezifischem gehärtetem Glas, das für seine Festigkeit und Transparenz bekannt ist, und einem leistungsstarken UV-beständigen Dichtungsmaterial. Sie sind widerstandsfähig gegen Schnee, Stöße und Druck und behalten ihre Funktionalität auch bei starken Temperaturschwankungen. Diese Flexibilität bedeutet, dass sie in Bereichen eingesetzt werden können, in denen Flachbildschirm-Solarbatterien Probleme bereiten könnten, beispielsweise in solarbetriebenen Autos, Flugzeugen, Luftschiffen, Gebäuden, Textilien, Zelten, Kleidung, Helmen, Spielzeug und anderen einzigartig gekrümmten Oberflächen.

Vorteile von Solarbatterien

1. Solarenergie ist unerschöpflich; Es ist eine Ressource, die uns nicht ausgehen wird.
2. Es ist umweltfreundlich. Die Stromerzeugung durch Photovoltaik benötigt keinen Kraftstoff und stößt kein CO2 aus, was für sauberere Luft sorgt. Außerdem gibt es keinen Lärm.
3. Vielseitigkeit ist der Schlüssel. Solange es Sonnenlicht gibt, können Solarbatteriesysteme überall funktionieren, unabhängig von Standort oder Höhe.
4. Da es keine beweglichen Teile gibt, sind Bedienung und Wartung unkompliziert. Sie sind zuverlässig. Wenn die Sonne scheint, produziert die Photovoltaikanlage Strom. Und bei den heutigen automatisierten Systemen sind manuelle Vorgänge minimal.
5. Fülle an Rohstoffen. Silizium, das in Solarbatterien verwendet wird, ist reichlich vorhanden. Es ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element in der Erdkruste und macht etwa 26 % aus.
6. Sie halten lange. Solarbatterien aus kristallinem Silizium haben eine Lebensdauer von 20 bis 35 Jahren. Bei richtiger Auslegung und Batterieauswahl können auch die Speicherbatterien im System eine Lebensdauer von bis zu 10 Jahren haben.
7. Solarbatterieeinheiten sind einfach im Design, kompakt und leicht, was den Transport und die Installation erleichtert. Die Bauzeit ist kurz.
8. Die Systemintegration ist ein Kinderspiel. Mehrere Solarbatterieeinheiten und Akkumulatoren können zu Solarfeldern und Batteriegruppen zusammengefasst werden. Auch Wechselrichter und Regler können integriert werden. Systeme können vergrößert oder verkleinert werden, sodass eine Erweiterung mühelos möglich ist.
9. Die Energieamortisation erfolgt schnell, etwa 0,8–3,0 Jahre. Es gibt einen deutlichen Energiemehrwert, etwa 8-30 Mal höher.

Abschluss:

Der Wandel im Energiesektor wird durch die wachsende Beliebtheit der Solarenergie deutlich. Solarbatterien, insbesondere Photovoltaikmodule, stehen an der Spitze dieser Revolution. Diese Batterien reichen von monokristallinen bis hin zu flexiblen Varianten und demonstrieren die Innovation und Vielseitigkeit, die die Branche bietet. Sie sind umweltfreundlich, reich an Rohstoffen und äußerst zuverlässig. Da wir darauf abzielen, Umweltprobleme anzugehen und sauberer Energie Priorität einzuräumen, ist die Bedeutung vonSolarbatterieTechnologien ist offensichtlich. Sie sind nicht nur kostengünstig, sondern nutzen auch effizient die unerschöpfliche Energie der Sonne, was sie zu einer idealen Lösung für den Energiebedarf von heute und morgen macht. Die Zukunft ist rosig, mit der Solarenergie als Vorreiter.