Woraus bestehen Solarmodule? (Produktionsprozess)

Sonnenkollektoren sind unsere beste Chance, eine Welt zu schaffen, die in der Lage ist, mit erneuerbaren Energien zu arbeiten. Trotz großer Fortschritte in der Abteilung für erneuerbare Energien wissen viele von uns immer noch nicht, wie sie funktionieren. Sie fragen sich zum Beispiel vielleicht, wie Sonnenkollektoren funktionieren? Oder woraus bestehen Sonnenkollektoren?

Solarmodule werden aus extrahiertem und verarbeitetem Silizium hergestellt. Obwohl nicht alle Solarmodule Silizium auf die gleiche Weise verwenden, ist Silizium eine Hauptkomponente in allen Solarmodulen, die dafür sorgt, dass das Solarmodul Strom leitet. Darüber hinaus werden Metallrahmen, Glasscheiben und einige Standarddrähte zur Herstellung von Solarmodulen verwendet.

Dieser Artikel gibt eine kurze, aber gründliche Einführung in die Herstellung von Solarmodulen. Wenn Sie neugierig auf die Zukunft der erneuerbaren Energien sind und mehr Details darüber erfahren möchten, wie Solarmodule hergestellt werden, lesen Sie weiter.

Woraus bestehen Sonnenkollektoren?

Sonnenkollektoren bestehen hauptsächlich aus Silizium, das verarbeitet und verwendet wird, um ein lichtempfindliches Panel herzustellen, das Sonnenlicht in nutzbare Elektrizität umwandeln kann.

Der Prozess der Herstellung von Solarmodulen ist ziemlich komplex. Wenn wir jedes Detail und jeden Schritt berücksichtigen, könnte eine lange Liste von Artikeln zusammengestellt werden, die zur Herstellung von Solarmodulen benötigt werden. Um diesen Artikel jedoch kurz und klar zu machen, hier sind einige der Hauptkomponenten, die zur Herstellung von Solarmodulen benötigt werden.

Silizium (Solarzellen)

Solarzellen aus Silizium machen Sonnenkollektoren zu einem so effektiven Werkzeug für erneuerbare Energien. Silizium ist im Wesentlichen Sand. Glücklicherweise ist Sand auf unserem Planeten im Überfluss vorhanden, was ihn zu einem nachhaltigen Material für Sonnenkollektoren macht. Bisher verwenden fast 95 % der Solarmodule weltweit eine Silikonbasis. Die anderen 5 % nutzen experimentelles Material wie organische Photovoltaik.

Die Kristallgitterstruktur von Siliziumzellen macht sie zu hervorragenden Halbleitern. Sonnenenergie lässt sich sehr einfach in Strom umwandeln und durch Silikonzellen an Leuchttürme, Autos und vieles mehr weiterleiten.

Silizium ist nicht nur leicht verfügbar, sondern auch kostengünstig und kann etwa 25 Jahre halten. Das macht Silizium zum besten Halbleitermaterial nicht nur für Solarpanels, sondern auch für Computerchips und andere Geräte.

Glasplatte

Silizium ist zweifellos ein wichtiger Akteur bei der Herstellung von Solarmodulen. Andere Komponenten des Solarmoduls ermöglichen jedoch eine ebenso gute Funktion von Silikon-Solarzellen.

Eine solche Komponente ist eine Glasscheibe über kristallinem Silizium. Glas auf der Oberfläche von Solarmodulen schützt den Siliziumwafer vor direkter Sonneneinstrahlung. Dadurch wird verhindert, dass Silizium übermäßige Wärme aufnimmt und beschädigt wird.

Die Breite und Struktur der Glasscheibe, die die Silikonfliese beschichtet, bestimmt, wie effektiv das Solarmodul ist. Das Standard-Glaspaneel-Solarmodul ist etwa 6-7 mm dick.

Wenn das Glas zu dick ist, erhält das Silikon nicht genug Sonnenenergie, um es in Strom umzuwandeln. Alternativ, wenn das Glas zu dünn ist, bekommt die Silikonfliese zu viel Sonnenlicht ab und beginnt zu überhitzen.

Der Metallrahmen hält die Struktur des Solarpanels aufrecht. Ohne einen Metallrahmen gäbe es nichts, was die verschiedenen Komponenten eines Solarmoduls zusammenhält.

Idealerweise sollte der Rahmen des Solarmoduls stark genug sein, um die Struktur des Moduls beizubehalten, und gleichzeitig flexibel genug, um sich bei Bedarf neu zu formen. Aus diesem Grund ist Aluminium das am häufigsten verwendete Material für Rahmen von Solarmodulen.

Neben der strukturellen Unterstützung schützt der Metallrahmen des Solarpanels auch das gesamte Panel vor Witterungseinflüssen. Sonnenkollektoren werden normalerweise auf Dächern installiert, wo sie empfindlich auf extreme Wetterbedingungen wie Regen, Wind und Schnee reagieren.

Der Metallrahmen schützt das Innere des Solarmoduls bei widrigen Wetterbedingungen. Ohne den richtigen Rahmen wären Solarmodule zwar effektiv, aber nicht so langlebig wie heute.

Kabel (12 V und Bus)

Solarmodule wären ohne die Kabel, die den Strom vom Kochfeld zu Ihrem Haus transportieren, zweifellos unvollständig. Solarmodule bestehen aus internen und externen Kabeln, die ihnen helfen, Strom zu leiten.

Busdrähte werden verwendet, um Reihen von Silikonsolarzellen zu verbinden. Dadurch werden die Silikonzelllinien verbunden, sodass sie zu einer großen Silikonkachel werden können. Buszellen tragen auch dazu bei, den Strom im Solarpanel zu zirkulieren.

Für die externe Verkabelung von Solarmodulen können viele verschiedene Drähte verwendet werden. Ein Standardkabel mit 12 Volt ist jedoch der am häufigsten verwendete Kabeltyp.

Ein 12-V-Kabel verbindet das Solarpanel mit einem Wechselrichter, der Strom zu Ihnen nach Hause überträgt. 12-V-Kabel regeln, wie viel Strom vom Solarpanel zum Wechselrichter übertragen wird. Aus Sonnenenergie erzeugter Strom kann unbeständig sein. 12-V-Leitungen sorgen für eine gleichmäßige Stromstärke.

Wie werden Solarmodule hergestellt?

Anfänglich war der Prozess der Herstellung von Solarmodulen sehr experimentell und hatte viele Variationen. Aufgrund der wachsenden Nachfrage nach Solarmodulen haben Fachleute jedoch einen standardisierten Herstellungsprozess etabliert.

Die technischen Aspekte der Herstellung von Solarmodulen sind ohne die Verwendung von Fachjargon kompliziert zu erklären. Die Grundvoraussetzung für die Montage von Solarmodulen ist jedoch relativ einfach. Um den Herstellungsprozess leicht verständlich zu machen, finden Sie hier eine Schritt-für-Schritt-Aufschlüsselung der Herstellung von Solarmodulen.

Schritt 1: Das Silizium wird aus dem Siliziumsand herausgelöst. Dieses Silizium wird dann bei hohen Temperaturen (etwa 2000 Grad Celsius) mit einer Kohlenstoffquelle gekocht, um den Rohstoff zu extrahieren. Wenn das Rohsilizium extrahiert wird, wird es erneut erhitzt, um Verunreinigungen zu entfernen.

Schritt 2: Reines Silizium wird nach dem Abkühlen in flüssiger Konsistenz gelöst und mit etwas Bor und Phosphor vermischt. Diese Flüssigkeit wird in eine große quadratische Form gegossen. Nachdem das Silizium wieder abgekühlt ist, wird es entformt, in dünne Scheiben geschnitten und mit einer Schicht Siliziumnitrid überzogen.

Schritt 3: Die Silikonwafer werden dann leicht berührt, um Textur hinzuzufügen. Dadurch wird verhindert, dass Licht von der Siliziumoberfläche reflektiert wird. Das Hinzufügen von Texturen zu Silikonfliesen ermöglicht es ihnen, mehr Licht zu absorbieren und mehr Strom zu erzeugen. Eine Silberbeschichtung wird dann auf die Oberseite des Wafers aufgebracht. Das fertige Produkt ist das, was wir eine Solarzelle nennen.

Schritt 4: Die fertigen Solarzellen durchlaufen anschließend eine strenge Sichtprüfung. Jede Solarzelle wird mehrfach auf Brüche oder Risse geprüft. Zellen, die einer Sichtprüfung unterzogen werden, werden zur weiteren Prüfung geschickt. Stationen, die den Test nicht bestehen, werden ausgeschnitten und für die Verwendung in kleineren Geräten wie Spielzeug oder Taschenrechnern umfunktioniert.

Schritt 5: Die Zellen, die den Sichtprüfungskreislauf durchlaufen, werden dann getestet, um zu sehen, ob sie in der Lage sind, Strom zu leiten. Die Zellen werden unter großen Quellen künstlichen Sonnenlichts platziert. Diejenigen, die Licht absorbieren und Strom erzeugen können, werden weiter zu Sonnenkollektoren verarbeitet.

Schritt 6: Zellen, die die zweite Inspektionsrunde bestanden haben, werden dann in einer gepflasterten Probe auf einer dünnen Platte aus gehärtetem Glas platziert. Die Solarzellen wurden mit Ethylenvinylacetat (EVA) beschichtet und nebeneinander auf eine Glasplatte gelegt. Reihen von Solarzellen werden auch mit Busdraht verbunden, um sie an Ort und Stelle zu sichern.

Schritt 7: Die Hersteller beobachten das Solarpanel genau und fügen nach Wunsch zusätzliche Metallfinger oder eine Stromschiene hinzu. Diese Drähte und Stäbe tragen dazu bei, Strom von den Solarmodulen zu externen Kabeln zu übertragen, die Strom zur Steckdose transportieren. Sobald alles eingerichtet und gesichert ist, wird den Solarzellen eine zusätzliche Schicht aus EVA und Glas hinzugefügt. Die Platzierung ist so, dass die Solarzellen zwischen zwei Schichten aus EVA und Glas eingebettet werden.

Schritt 8: Das Solarpanel durchläuft dann vor der Laminierung einen Prozess namens Elektrolumineszenz. Während dieses Vorgangs wird das Solarpanel vor einen intensiven Lichtstrahl gestellt. Die Hersteller inspizieren das Solarmodul erneut auf Risse. Solarzellen neigen dazu, zerbrechlich zu sein. Daher müssen sie vor der Zulassung mehrmals geprüft werden.

Schritt 9: Wenn das Solarpanel ernsthaft beschädigt ist, wird es zur Wiederaufbereitung ins Werk zurückgeschickt. Kleinere Risse werden entweder ignoriert oder vor Ort repariert. Das Produkt wird erneut mit künstlichem Sonnenlicht getestet, um festzustellen, ob es Strom erzeugen kann. Solarmodule, die diesen Test bestehen, werden dann für Rahmen und Verkleidungen verwendet.

Schritt 10: Sobald das Solarpanel als brauchbar angesehen wird, durchläuft es einen Laminierungsprozess. Bei diesem Verfahren wird das Solarmodul zwischen zwei Glasebenen geschlossen. Ein großer Laminator wendet viel Hitze und Druck auf die Platte an, um sie innerhalb des äußeren Glases einzuschließen. Dieses Glas schützt die Silikonzellen vor weiterem Bruch. Es stellt auch sicher, dass sich die Drähte im Solarmodul nicht bewegen.

Schritt 11: Um das laminierte Solarpanel wird ein Metallrahmen gelegt. Der Metallrahmen besteht aus zusätzlicher Verkabelung. Diese Verkabelung verbindet die innere Verkabelung des Solarmoduls mit der äußeren Leitung, die mit dem Wechselrichter verbunden ist. Das fertige Produkt wird erneut auf Risse geprüft, indem die Platte einem intensiven Lichtstrahl ausgesetzt wird.

Schritt 12: Die Anschlussdose wird auf der Rückseite des Solarpanels angebracht. Diese Anschlussdose speichert Strom und verbindet das Solarpanel mit Steckdosen. Außerdem wirkt die Anschlussdose auch als Diode. Solarenergie ist unberechenbar. Die Anschlussdose sorgt dafür, dass der Strom in eine Richtung fließt und hilft dem äußeren Draht zu regulieren, wie viel Strom von der Platine zur Buchse fließt.

Schritt 13: Das endgültige Solarmodul wird vor dem Versand erneut getestet. Das Solarmodul wird zuerst getestet, um sicherzustellen, dass es Strom produzieren kann. Es wird dann getestet, um zu sehen, wie es rauen Wetterbedingungen standhält. Wenn das Solarmodul beide Tests besteht, werden sie versendet und für den Einsatz eingerichtet.

Wie helfen Sonnenkollektoren der Umwelt?

Sonnenkollektoren schonen die Umwelt, indem sie die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern verringern. Stattdessen ermöglichen sie uns, reichlich Sonnenenergie zu sammeln.

Derzeit stammt der größte Teil des weltweiten Stroms aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe. Dies ist aus zwei Hauptgründen gefährlich. Erstens sind fossile Brennstoffe eine begrenzte Ressource. Das bedeutet, wenn wir alle fossilen Brennstoffe verbraucht haben, die die Welt zu bieten hat, werden zukünftige Generationen keine fossilen Brennstoffe mehr haben, um Strom zu produzieren.

Zweitens ist die Verbrennung von fossilen Brennstoffen sehr gefährlich für die Umwelt. Beim Verbrennen fossiler Brennstoffe werden giftige Gase und Chemikalien in die Atmosphäre freigesetzt. Diese Gase bestehen in der Regel aus Kohlendioxid und Treibhausgasen. Wenn sich diese Gase mit der Atmosphäre vermischen, wandern sie nach oben und schädigen die Ozonschicht.

Die Ozonschicht ist wichtig, um die Erde vor Hitze und Sonneneinstrahlung zu schützen. Wenn es beschädigt wird, gelangt Sonnenlicht durch zerrissene Teile der Ozonschicht und direkt auf die Erde. Dies führt zu einem Anstieg der Gesamttemperatur unseres Planeten und verursacht Klimaprobleme wie die globale Erwärmung.

Sonnenkollektoren sind die effizienteste Art, Strom aus erneuerbaren Energiequellen zu erzeugen. Indem sie Sonnenlicht absorbieren und in Strom umwandeln, fungieren Sonnenkollektoren als Alternative zu fossilen Brennstoffen. Daher hilft die Verwendung von Sonnenkollektoren der Umwelt, indem die beiden oben genannten Probleme beseitigt werden.

Sonnenkollektoren nutzen eine der Hauptquellen der globalen Erwärmung (die Sonne) und wandeln sie in eine Energiequelle um. Durch den Einsatz von Sonnenkollektoren können wir nicht nur fossile Brennstoffe für zukünftige Generationen sparen. Aber wir können auch weitere Schäden an der Ozonschicht verhindern, indem wir die Auswirkungen der globalen Erwärmung auf unseren Planeten reduzieren.

Wie sieht die Zukunft von Solarmodulen aus?

Sonnenkollektoren sind die beste Chance für unseren Planeten, sich an ein elektrisches System anzupassen, das die Umwelt nicht belastet.

Wie Sie wahrscheinlich bereits feststellen können, sind die globale Erwärmung und der Klimawandel ernste Probleme, die so schnell wie möglich angegangen werden müssen. Auch wenn die jetzige Generation nicht unter den Folgen leidet, wird unser übermäßiger Verbrauch fossiler Brennstoffe sicherlich zukünftige Generationen verfolgen.

Das Hauptproblem bei erneuerbaren Energiequellen und Sonnenkollektoren ist die Inkonsistenz und Unzuverlässigkeit der Energiequellen. Wie Sie an dem umfangreichen Prozess sehen können, der im vorherigen Abschnitt beschrieben wurde, ist die Herstellung von Solarmodulen ebenfalls kompliziert. Obwohl Silizium, Glas und Aluminium leicht verfügbare Materialien sind, ist der Herstellungsprozess sehr langwierig.

Für die Zukunft von Solarmodulen versuchen viele Forschungsprojekte herauszufinden, welche anderen Materialien als Alternative zu Silizium für den Bau von Solarzellen dienen können. Wissenschaftler haben bei Experimenten mit Solarmodulen, die mit einem organischen Photovoltaiksystem hergestellt wurden, einige positive Ergebnisse festgestellt.

Allerdings befindet sich die Forschung noch in einem frühen Entwicklungsstadium. Bisher hat noch niemand eine Alternative zu Silizium-Solarzellen für den Einsatz als Halbleiter in Solarmodulen entdeckt.

Ein weiteres Problem, das die Zukunft von Solarmodulen behindert, ist der Mangel an Forschungsgeldern. Obwohl das Konzept der erneuerbaren Energie durch Sonnenkollektoren schon seit einiger Zeit existiert, reichten die Mittel nicht aus, um entsprechende Forschung oder Großprojekte zu ermöglichen.

Da Gespräche über Umweltveränderungen jedoch immer beliebter werden, besteht Hoffnung, dass Wissenschaftler mehr finanzielle Unterstützung erhalten, um die Technologie hinter Solarmodulen voranzutreiben.

Im Allgemeinen ist es unrealistisch zu glauben, dass die Welt nur mit Sonnenenergie funktionieren kann. Obwohl im Sommer viel Energie vorhanden sein kann, kann es schwierig sein, im Winter oder bei Regen Strom aus Sonnenkollektoren zu beziehen. Im Moment können wir ein Hybridsystem anstreben, in dem erneuerbare und nicht erneuerbare Quellen zusammenarbeiten, um Strom zu erzeugen.

Warum sollten Sie sich für erneuerbare Energien einsetzen?

Viele Menschen stehen erneuerbaren Energien skeptisch gegenüber, da sie auf unzuverlässige Energiequellen angewiesen sind. Manche Menschen fühlen sich mit dem von uns verwendeten elektrischen System wohl, das fossile Brennstoffe verbrennt, und wollen sich nicht an neue Änderungen anpassen. Die Zurückhaltung gegenüber erneuerbaren Energiequellen ist verständlich. Die Weigerung, Veränderungen zu akzeptieren, kann jedoch den technologischen Fortschritt verlangsamen und verhindern, dass unser Planet vor Klimakatastrophen gerettet wird.

Die globale Erwärmung ist ein ernstes Problem, das den Planeten langsam aber sicher zerstören wird. Die globale Erwärmung könnte dazu führen, dass die Gesamttemperatur der Erde ansteigt. Darüber hinaus garantiert die globale Erwärmung auch hohe Dürre- und Überschwemmungsrisiken. Ganz zu schweigen davon, dass die Freisetzung von Kohlendioxid und Treibhausgasen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe auch gesundheitsschädlich ist.

Sich auf fossile Brennstoffe zu verlassen, ist gefährlich, nicht nur für unseren Planeten, sondern auch für uns als Individuen. Um sicherzustellen, dass die Welt für zukünftige Generationen ein besserer Ort wird, müssen wir uns bemühen, das Konzept der erneuerbaren Energien zu verstehen. Erneuerbare Energien sind kein Grund zur Angst. Solange Sie richtig forschen, können auch Sie es in sich finden, erneuerbare Energien zu unterstützen und die Welt zu einem besseren Ort zu machen.

Fazit

Wenn Sie sich dafür interessieren, was Sonnenenergie ist oder woraus Sonnenkollektoren bestehen? Ich hoffe, dieser Artikel hat Ihre Frage beantwortet. Jetzt, da Sie besser über Solarmodule informiert sind, hoffe ich, dass Sie die globale Bewegung hin zu erneuerbaren Energien unterstützen.