IEEE Journal Of Photovoltaics

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Hunderttausende netzgekoppelte PV-Anlagen sind inzwischen in den Vereinigten Staaten installiert. Wenn Photonen auf eine PV-Zelle treffen, können sie von der Zelle reflektiert werden, durch die Zelle hindurchtreten oder von dem Halbleitermaterial absorbiert werden. Wenn das Halbleitermaterial genügend Sonnenlicht absorbiert, werden Elektronen aus den Atomen des Materials herausgelöst. Eine spezielle Behandlung der Materialoberfläche während der Herstellung macht die vordere Oberfläche der Zelle empfänglicher für die gelösten oder freien Elektronen, so dass die Elektronen auf natürliche Weise zur Oberfläche der Zelle wandern.

  • Potentialinduzierte Degradation ist eine potentialinduzierte Leistungsminderung in kristallinen Photovoltaikmodulen, verursacht durch sogenannte Streuströme.
  • Solarzellen werden aus den gleichen Arten von Halbleitermaterialien wie Silizium hergestellt, die in der Mikroelektronikindustrie verwendet werden.
  • EQE ist das Verhältnis der erzeugten Ladungen zur Gesamtmenge der auf die Oberfläche einfallenden Photonen; ein größerer EQE weist auf ein effizienteres Gerät hin.
  • Kristalline Siliziummodule sind der am ausführlichsten untersuchte PV-Typ in Bezug auf LCA, da sie am häufigsten verwendet werden.

Elektronen in diesen Materialien werden durch Sonnenenergie freigesetzt und können veranlasst werden, durch einen Stromkreis zu wandern, elektrische Geräte mit Strom zu versorgen oder Strom an das Netz zu senden. Im Vergleich zu fossilen und nuklearen Energiequellen wurde sehr wenig Forschungsgeld in die Entwicklung von Solarzellen investiert, sodass erhebliches Verbesserungspotenzial besteht. Dennoch haben experimentelle hocheffiziente Solarzellen im Fall von konzentrierenden Photovoltaikzellen bereits Wirkungsgrade von über 40 %, und die Wirkungsgrade steigen schnell, während die Massenproduktionskosten rapide sinken. Insgesamt ist der Herstellungsprozess der Solarphotovoltaik insofern einfach, als er nicht den Höhepunkt vieler komplexer oder beweglicher Teile erfordert. Aufgrund der Solid-State-Natur von PV-Systemen haben sie oft eine relativ lange Lebensdauer von 10 bis 30 Jahren.

Abbauprozesse Und -mechanismen Von PV-Kabeln Und -Steckverbindern

PV-Systeme reichen von kleinen, auf dem Dach montierten oder gebäudeintegrierten Systemen mit Kapazitäten von wenigen bis mehreren zehn Kilowatt bis hin zu großen Kraftwerken im Versorgungsmaßstab von Hunderten von Megawatt. Heutzutage sind die meisten PV-Anlagen netzgekoppelt, während Inselanlagen nur Batteriespeicher einen kleinen Teil des Marktes ausmachen. Practical Handbook of Photovoltaics, Third Edition, ist eine „Benchmark“-Veröffentlichung für diejenigen, die an der Entwicklung, Herstellung und Verwendung dieser Geräte beteiligt sind. Der Herausgeber hat international angesehene Mitwirkende aus Industrie und Wissenschaft auf der ganzen Welt versammelt, um dies zu einer wirklich globalen Referenz zu machen.

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Erfolgsgeschichten Der Photovoltaik

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In der Vergangenheit wurden die meisten Dünnschicht-PV-Zellen durch vakuumbasierte Verfahren hergestellt. Lösungsverarbeitete Dünnschicht-PV-Zellen sind sehr wünschenswert, da sie die Kosten der Energieerzeugung senken können. Bei den meisten Dünnschicht-PV-Technologien fungieren Metalloxide als Schlüsselfunktionsschichten innerhalb der PV-Zellstrukturen. Als die Dünnschicht-PV in die Phase der Lösungsherstellung überging, wurde die Lösungsabscheidung von Metalloxiden notwendig. Das Kapitel wählt die beiden am meisten erforschten Dünnschicht-PV-Technologien, d. Organische PV und Perowskit-PV, als Beispiele aus, um zu erklären, wie lösungsverarbeitete Metalloxide als Ladungstransport- und Extraktionsschichten in diesen PV-Zellen funktionieren.

EIA schätzt, dass etwa 49 Milliarden kWh durch kleine Netze erzeugt wurden -verbundene PV-Systeme im Jahr 2021, gegenüber 11 Milliarden kWh im Jahr 2014. Kraftwerke im Versorgungsmaßstab haben eine Stromerzeugungskapazität von mindestens 1.000 Kilowatt und kleine Systeme haben eine Erzeugungskapazität von weniger als 1.000 Kilowatt. Die meisten kleinen PV-Anlagen befinden sich auf Gebäuden und werden manchmal als PV-Aufdachanlagen bezeichnet. PV-Zellen sind in einem verpackten, wetterfesten PV-Modul oder -Paneel elektrisch verbunden.

Konzentrator-Photovoltaik ist eine Technologie, die im Gegensatz zu herkömmlichen Flachplatten-PV-Systemen Linsen und gekrümmte Spiegel verwendet, um das Sonnenlicht auf kleine, aber hocheffiziente Mehrfachsolarzellen zu fokussieren. Diese Systeme verwenden manchmal Solartracker und ein Kühlsystem, um ihre Effizienz zu steigern. Die traditionellen OPV-Zellstrukturschichten bestehen aus einer halbtransparenten Elektrode, einer Elektronensperrschicht, einem Tunnelübergang, einer Löchersperrschicht und einer Elektrode, wobei die Sonne auf die transparente Elektrode trifft. OPV ersetzt Silber durch Kohlenstoff als Elektrodenmaterial, was die Herstellungskosten senkt und sie umweltfreundlicher macht. OPV sind flexibel, haben ein geringes Gewicht und funktionieren gut mit der Rolle-zu-Rolle-Fertigung für die Massenproduktion. Die aktuellen Wirkungsgrade reichen von 1–6,5 %, theoretische Analysen zeigen jedoch einen vielversprechenden Wirkungsgrad von über 10 %.

BIPV-Systeme können Material- und Stromkosten einsparen, die Umweltverschmutzung reduzieren und die architektonische Attraktivität eines Gebäudes steigern. Die SETO-Förderung für die PV-Forschung wird für innovative Konzepte und experimentelle Designs in einer Reihe von Technologieansätzen vergeben, die vielversprechend sind, um erhebliche Kostensenkungen zu erzielen und eine schnellere großflächige Einführung zu ermöglichen. Diese Projekte konzentrieren sich auf Konzepte, die kurzfristig oder über Jahre kommerziellen Erfolg erzielen könnten. Dadurch entsteht in den Vereinigten Staaten ein Innovationsökosystem, das das langfristige Wachstum der Solarindustrie unterstützt.