Overdag komen stromen zonne-energie het aardoppervlak binnen. Wetenschappers en ingenieurs weten al lang hoe ze het moeten gebruiken. Zonnepanelen kunnen de energie van het daglicht omzetten. Hun effectiviteit is nog verre van ideaal, maar zal na verloop van tijd toenemen dankzij het werk van specialisten.
instructies:
Stap 1
Het werk van een zonnecel is gebaseerd op de fysische eigenschappen van halfgeleidercellen. De fotonen van licht slaan elektronen uit de buitenste straal van de atomen. In dit geval wordt een aanzienlijk aantal vrije elektronen gevormd. Als je nu het circuit sluit, zal er een elektrische stroom door lopen. Het is echter te klein om te worden beperkt tot het gebruik van één of twee fotocellen.
Stap 2
Doorgaans worden afzonderlijke componenten gecombineerd tot een systeem om een batterij te vormen. Verschillende van dergelijke batterijen worden gebruikt om modules te vormen. Hoe meer zonnecellen met elkaar verbonden zijn, hoe hoger het rendement van het technische systeem. Ook de positie van de zonnebatterij ten opzichte van de lichtstroom is van belang. De hoeveelheid energie is direct afhankelijk van de hoek waaronder de zonnestralen op de fotocellen vallen.
Stap 3
Een van de belangrijkste prestatiekenmerken van een zonnecel is de prestatiecoëfficiënt (COP). Het wordt gedefinieerd als het resultaat van het delen van het vermogen van de ontvangen energie door het vermogen van de lichtstroom die op het werkoppervlak van de batterij valt. Het rendement van zonnecellen die in de praktijk worden gebruikt, varieert tot nu toe van 10 tot 25 procent.
Stap 4
In het najaar van 2013 waren er berichten in de pers dat Duitse ingenieurs erin slaagden een experimentele fotocel te maken, waarvan de efficiëntie bijna 45% bedraagt. Om zulke ongelooflijke prestaties te bereiken voor een standaard zonnepaneel, moesten de ontwerpers een fotocellay-out van vier verdiepingen gebruiken. Dit maakte het mogelijk om het totale aantal bruikbare halfgeleiderovergangen te vergroten.
Stap 5
Experts hebben berekend dat het in de toekomst heel goed mogelijk zal zijn om een hoger rendement te halen, tot wel 85%. Wat is de reden voor de huidige batterijvertraging achter de ontwerpkenmerken? Het verschil tussen reële cijfers en theoretisch mogelijke indicatoren wordt verklaard door de eigenschappen van de materialen die worden gebruikt om batterijen te maken. Panelen zijn meestal gemaakt van silicium, dat alleen infraroodstraling kan absorberen. Maar de energie van ultraviolette stralen wordt bijna nooit gebruikt.
Stap 6
Een van de manieren om de efficiëntie van zonnecellen te verbeteren is het gebruik van meerlaagse structuren. Zo'n module bevat verschillende dunne lagen gemaakt van verschillende materialen. In dit geval worden de stoffen zo gekozen dat de lagen qua energieabsorptie op elkaar zijn afgestemd. In theorie kunnen dergelijke meerlaagse "cakes" een efficiëntie bieden tot bijna 90%.
Stap 7
Een andere veelbelovende ontwikkelingsrichting is het gebruik van panelen van siliciummonokristallen. Helaas is dit materiaal nog steeds veel duurder dan polykristallijne analogen. Om de efficiëntie van zonnecellen te verhogen, is het dus noodzakelijk om het ontwerp duurder te maken, wat de terugverdientijd verlengt.
