Wirkungsgrad Erneuerbare Energien Vergleich

Effizienz Erneuerbare Energien im Vergleich

die verschiedenen Energieumwandlungsprozesse miteinander zu vergleichen. Im Vergleich dazu nur einmal die Leistung des Weltenergiebedarfs. Somit weisen die verschiedenen Kraftwerkstypen je nach Energiequelle auch unterschiedliche Wirkungsgrade auf. Wodurch wird der Wirkungsgrad von Wechselrichtern bestimmt? Wie sieht die europäische Effizienz aus?

Vergleich der Solarzellenwirkungsgrade im Vergleich

Wie hoch ist der Wirkungsgrad einer Solaranlage und wie wird er errechnet? Wie hoch ist der Wirkungsgrad klassischer Silizium-Solarzellen? Welche Art von Fotovoltaik hat zurzeit den größten und welche den geringsten Wirkungsgrad? Weltweit wird nach Möglichkeiten gesucht, die verfügbare magnetische Sonneneinstrahlung effektiv in nutzbare Elektrizität zu umwandeln.

Sie sind vor allem daran interessiert, so effiziente und produzierbare Zellen wie möglich zu produzieren. Hier wird erläutert, was mit dem Wirkungsgrad einer Solaranlage gemeint ist und welche Einflussfaktoren sie hat. Außerdem findest du hier die Effizienzwerte und Aufzeichnungen der verschiedenen Solarzellentypen.

Der Wirkungsgrad einer Solarzellen ist das Maß dafür, wie viel der verfügbaren solare elektromagnetische Energie von der Solarzellen in Sonnenstrom umgesetzt wird. Mit anderen Worten, der Wirkungsgrad ? (symbolisiert durch den griechischen Buchstabens Eta) einer Solarzellen korrespondiert mit dem Anteil der von ihr produzierten Stromstärke Pelktrisch und der Stromstärke der auftreffenden Solarstrahlung Plötz.

Ein typischer Solarzellentyp ist aus Halbleitermaterialien gefertigt und im Wesentlichen wie eine grossflächige Fotodiode konstruiert. Werden sie mit Strom versorgt (hier: Fotonen der elektromagnetischen Sonnenstrahlung ), generieren sie im Inneren kostenlose Ladeträger, darunter Elektron chen und so genannte Bohrungen. Währenddem die positiv geladenen Ionen auf die Solarzellenoberfläche zu den Leitungsbahnen migrieren, verschieben sich die ebenfalls negativ geladenen Ionen gleichzeitig auf den Rückkontakt der Solarzellen.

Der entscheidende Faktor für die pro angeregtes Elektronenertrag erzielbare Leistung ist die Grösse der Bandgap des Halbleiter. Ungeachtet dessen, wie weit das Elektronen über die Unterkante des Leitbandes erregt wird, ist die maximale Leistung pro Elektronen die Leistung der Lücke als elekrt. aus. Daraus resultiert ein Höchstwirkungsgrad von ca. 33,2% bei normaler, unkonzentrierter Sonneneinstrahlung.

Bei optimierter Bandlücke und entsprechender Anpassung der Lichtwellenlänge wird mit einem p-n Übergang ein Wirkungsgrad von bis zu 41 Prozentpunkten angestrebt. Die meisten Solarzellenanwendungen erreichen einen Wirkungsgrad von bis zu 25 Prozentpunkten, der Durchschnittswirkungsgrad der Siliziumsolarzellen auf dem Hausdach beträgt aktuell 16 Prozentpunkte. Im Falle von Tandemsolarzellen, die durch mehrere verschiedene p-n-Übergänge auch grössere spektrale Bereiche abdecken, kann die Addition der Effizienzen der p-n-Übergänge auch die theoretische Obergrenze von 41% überschreiten.

Wissenschaftler auf der ganzen Welt arbeiten daran, die Leistungsfähigkeit, d.h. den Wirkungsgrad von Solarmodulen zu steigern. Die Forschungsarbeit zielt darauf ab, Solarmodule zu entwicklen, die zum einen einen höheren Wirkungsgrad haben und zum anderen kostengünstig zu produzieren sind. So gibt es seit vielen Jahren neue Berichte über technologische Neuerungen, die den Wirkungsgrad von Solarmodulen verbessert haben.

Was die Art der Solarzellen betrifft, so wird dies oft als neuer Weltrekord im Wirkungsgrad bezeichnet, der auch ein Anreiz für die Forschung sein soll, den Wirkungsgrad der Batterie weiter zu erhöhen. 03.04. 201833,30%Fraunhofer Institut für Solarenergiesysteme ISE, EVGMulti-Junction-Solarzelle auf SiliziumEin paar Millimeter dünner Halbleiterschichtbestandteil von III-V-Verbindungshalbleitern wurde auf eine Silizium-Solarzelle aufgetragen. In einer ersten Solarzellen aus Gallumindiumphosphid, dem nahen infraroten Strahl in Galliumarsenid und dem längerwelligen Strahler in Silizium wird das sichtbares Sonnenlicht induziert.

Der Weltrekord für DünnschichtCadmiumtellurid (CdTe)-Solarzellen wurde mit Verfahren und Werkstoffen erzielt, die für die gewerbliche Massenproduktion geeignet sind. 24.02. 201521.00%ZSWCIGS Solarzelle ohne Kadmium in der PufferschichtDie Effizienzsteigerung ergibt sich aus der Tatsache, dass Zinkoxidsulfid als Pulverschicht die Lichtübertragung im Blauwellenlängenbereich erhöht hat. Dadurch kann mehr Licht auf die darunterliegende CIGS-Absorberschicht auftreffen, die dann mehr Licht in Elektrizität verwandelt. 01.12. 201446,00%Soitec, CEA Leti, Fraunhofer-Institut für Solarstromsysteme ISEConcentrating fourruple-junction solar cell based on III-V semiconductor compoundsEine spezielle Aufgabe, die in dieser Messzelle mit gutem Erfolg gemeistert wurde, ist die gleichmäßige Lichtverteilung über die vier Subzellen.

Das haben die Wissenschaftler durch eine präzise Abstimmung der Werkstoffzusammensetzung und der Schichtdicke jeder einzelnen Halbleiterscheibe in der Zelle erzielt. Die Effizienz wird durch eigenständige Messungen der Sonnenzellen unter Standard-Testbedingungen bestimmt. Auch das American National Renewable Energy Laboratory (NREL) dokumentiert die Welteffizienzrekorde sehr genau. Solarmodule aus Silicium, die in mehr als 90 Prozentpunkten aller montierten Solarsysteme der Welt zu finden sind, werden hinsichtlich des Effizienzpotenzials, das sie in der Realität erreichen können, als fast erschöpft angesehen.

Auch die neuesten Silizium-Solarzellen können nur geringe Effizienzverbesserungen von rund 25 Prozentpunkten erzielen. Dünnschichtsolarzellen auf Basis von Cadmiumtellurid oder Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS), die teilweise nur einhunderttel so dick sind wie Siliciumzellen, was wiederum eine erhebliche Verbesserung ihrer Effizienz bewirken könnte: Sowohl Cadmiumtellurid als auch CIGS-Zellen erzielen einen Wirkungsgrad von bis zu 23 Pro-rata (im Labor).

Dünnschicht-Zellen haben einen Anteil von rund zehn Jahren. Wurden noch vor wenigen Jahren Perowskitsolarzellen, d.h. Solarmodule mit kubischer kristalliner Struktur, nur einen Wirkungsgrad von 2 Prozentpunkten erreicht, konnten die Forschungsanstrengungen den Wirkungsgrad dieser Art von Solarzelle in relativ kurzer Zeit signifikant steigern. Bereits 2016 wurden für Perowskit-Zellen Effizienzen von 22% erreicht, die ebenfalls kostengünstiger und leichter zu produzieren sind als Siliziumzellen.

Quantenpunktsolarzellen sind Solarmodule, die mit Quantenpunkten arbeiten. Der Wirkungsgrad unter Laborkonditionen (Stand Juni 2016) liegt bei 10,6 vH. Laut den meisten Forschern stehen Quantenpunktsolarzellen noch in einem frühen Entwicklungsstadium. Nichtsdestotrotz gibt es immer wieder viel versprechende Weiterentwicklungen, die den Wirkungsgrad dieser Solarzelle signifikant gesteigert haben. Auf diese Weise erzielten Quantensolarzellen einen Wirkungsgrad von rund 45%.

Ein organisches Solarmodul ist ein Solarmodul, das aus Kohlenwasserstoffverbindungen (Kunststoffen) und anderen in der organisch-chemischen Industrie verwendeten Materialien zusammengesetzt ist. Der Wirkungsgrad beträgt rund 13 Prozent und ist damit weit unter dem von Solarmodulen aus Silizium. Ihr weiteres Potential, einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, wird ebenfalls als hoch eingeschätzt. Weil sie aus organisch gebundenen Stoffen aufgebaut sind, betrachten Fachleute in der traditionellen Solarzellenproduktion die Verwendung von organisch gebundenen Solarmodulen als eine mögliche Lösung zur Vermeidung von Rohstoffengpässen.

Es gibt auch ein großes Potential für mehrere Solarzellen, die wie ein Verbund aus mehreren Werkstoffen bestehen, darunter Perowskite, Silicium- oder Dünnfilmzellen. Die mehreren Solarzellen zum Beispiel haben im Vergleich zu ihren Wettbewerbern wesentlich mehr Strom aus dem gleichen Bereich gewonnen. Im Jahr 2014 erreichten deutsch-französische Wissenschaftler zunächst den Rekordwirkungsgrad von 46% mit einer aus vier getrennten Lagen aufgebauten Solarzellen, auf denen eine Lichtscheibe das Tageslicht konzentriert.

Auch der Wirkungsgrad der Solaranlage ist durch Alterungsprozesse (Degradation) gekennzeichnet. Dieser Wert wird gegenwärtig auf etwa zehn Prozentpunkte in 25 Jahren geschätzt. Deshalb gewähren die Produzenten oft nach 20 Jahren eine Garantie auf einen Anteil von mind. 80 Prozentpunkten der Sockelleistung. Allerdings bauen sich die Solarmodule nicht gleichmässig ab. Solarmodule verliert in den ersten Tagen oft 1 bis 2% ihres Wirkungsgrads.

Die Effizienz der Solaranlage kann nicht als Indikator dafür verwendet werden, wie hoch der Wirkungsgrad eines ganzen Moduls ist. Das liegt daran, dass das Solarmodul aus einer großen Anzahl von Solarmodulen und anderen technischen Bauteilen wie Einscheiben-Sicherheitsglas, einer lichtdurchlässigen Plastikschicht, Rückenkaschierung und einem Aluprofil zusammengesetzt ist, die je nach Ausführung den Wirkungsgrad der Fotovoltaikzelle mindern.

Andererseits kann die Form der Antireflexionsschicht, die das für Solarmodule charakteristische Aussehen in ihrer bläulich bis schwarz gefärbten Form aufweist, die Effektivität durch mehr Lichteinfall, d.h. Absorption, nochmals steigern. Die multikristallinen Silizium-Zellen erzielen heute einen Wirkungsgrad von 21,3 Prozentpunkten, während die CIGS-Solarzellen bereits 22,3 Prozentpunkte ausmachen. In Bezug auf die Modulwirkungsgrade ist die Silizium-PV nur unwesentlich besser; die beiden Techniken sind mit 15 bis 17 Prozentpunkten nahe beieinander. Der Wirkungsgrad beträgt 15 bis 17 Prozentpunkte.

"Der " Wirkungsgrad von Solarmodulen im Vergleich" wurde zuletzt am 16.06.2018 angepasst.

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