Moin,
Wer kann mir sagen, ob Solarzellen eine absolut begrenzte oder eine relativ begrenzte Leistungsfähigkeit haben?
Ist also bei einem angenommenen Wirkungsgrad von x eine Grenze (was heißen würde, dass mehr Einstrahlung weiterhin mehr Ausbeute bedeuten würde), oder ist eine Grenze bei absolut y (Watt) pro Solarzellenoberfläche?
thx
moe.
Solarzellen: Wodurch wird die Leistung begrenzt
Mahlzeit,
Wer kann mir sagen, ob Solarzellen eine absolut begrenzte oder
eine relativ begrenzte Leistungsfähigkeit haben?Ist also bei einem angenommenen Wirkungsgrad von x eine Grenze
(was heißen würde, dass mehr Einstrahlung weiterhin mehr
Ausbeute bedeuten würde), oder ist eine Grenze bei absolut y
(Watt) pro Solarzellenoberfläche?
Zu diesem Thema bin ich kein Fachmann - habe mich aber vor zwei Wochen mit einem solchen unterhalten:
Nach dessen Angaben erreicht man bei der Solarthermie einen Wirkungsgrad von (Daumen x dreieinhalb) 85%, bei der Photovoltaik dagegen ca 15%
in beiden Fällen bedeutet dies, daß mehr Einstrahlung mehr Ausbeute bedeutet.
Gruß
Wolfgang
Mahlzeit,
Wer kann mir sagen, ob Solarzellen eine absolut begrenzte oder
eine relativ begrenzte Leistungsfähigkeit haben?Ist also bei einem angenommenen Wirkungsgrad von x eine Grenze
(was heißen würde, dass mehr Einstrahlung weiterhin mehr
Ausbeute bedeuten würde), oder ist eine Grenze bei absolut y
(Watt) pro Solarzellenoberfläche?Zu diesem Thema bin ich kein Fachmann - habe mich aber vor
zwei Wochen mit einem solchen unterhalten:
Nach dessen Angaben erreicht man bei der Solarthermie einen
Wirkungsgrad von (Daumen x dreieinhalb) 85%, bei der
Photovoltaik dagegen ca 15%
in beiden Fällen bedeutet dies, daß mehr Einstrahlung mehr
Ausbeute bedeutet.
Da bin ich mir eben nicht sicher. Ein Wirkungsgrad von 15% muss ja nicht aufrecht erhalten bleiben, wenn mehr „input“ herrscht.
moe.
P.S.: Ich meinte natürlich Photovoltaik (nur um keine Verwirrugen aufkommen zu lassen)
Hallo,
so einfach läßt sich das nicht beantworten, da der Wirkungsgrad einer Solarzelle nicht konstant ist.
Vielleicht wird deine Frage hier beantwortet:
http://de.wikipedia.org/wiki/Solarzelle
insbesondere
http://de.wikipedia.org/wiki/Solarzelle#Technische_M…
Gerhard
Hallo,
so einfach läßt sich das nicht beantworten, da der
Wirkungsgrad einer Solarzelle nicht konstant ist.Vielleicht wird deine Frage hier beantwortet:
http://de.wikipedia.org/wiki/Solarzelle
insbesondere
http://de.wikipedia.org/wiki/Solarzelle#Technische_M…
Nun ja, die technischen Merkmale setzen eine Einstrahlug von 1000 W/m² voraus. Meine Frage zielt genau darauf ab, was mit der Leistung passiert, wenn z.B. 20.000 W/m² einstrahlen würden. Würde die Leistung der Zelle weiter zunehmen (relative Leistungsbegrenzung)? Oder bliebe die Leistung konstant, da Obergrenze erreicht (absolute Leistungsbegrenzung)?
thx
moe.
Hallo,
zunächst nochmal hier:
http://de.wikipedia.org/wiki/Maximum_Power_Point
Und dann allgemein:
Eine Solarzelle hat eine relativ konstante Spannung, die weniger von der Einstrahlung, als vielmehr vom Solarzellentyp abhängt. Variabel ist der Strom, so daß sich für eine Leistungsänderung nur eine Stromänderung ergibt.
Allerdings heißt (nach obigem Link) nicht unbedingt, daß sich für die max. Leistung einfach der max. Strom heranziehen läßt.
Außerdem, wenn die Spannung konstant bleibt, der Strom aber immer weiter ansteigt, steigt auch die intrinsische Erwärmung der Solarzelle. Der Wirkungsgrad sinkt aber bei Erwärmung.
Gerhard
Mehrere Grenzen - Sättigungskennlinie
Hallo Moe,
ich denke es hat hier mehrere Grenzen:
Verfügbarkeit an Ladungsträgern und deren maximale Geschwindigkeit => fixe Grenze
Auswirkung der Ohmschen Widerstände im Halbleitermaterial und evtl. auch in den Leitungen
Ansteigende Temperatur => geringerer Wirkungsgrad, reduzierte Lebensdauer!
Daher dürfte es in der Praxis eine Kurve geben, die ähnlich einem Transformator weich auf eine Sättigung zuläuft.
Gruß
Stefan
Hallo,
zunächst nochmal hier:
http://de.wikipedia.org/wiki/Maximum_Power_PointUnd dann allgemein:
Eine Solarzelle hat eine relativ konstante Spannung, die
weniger von der Einstrahlung, als vielmehr vom Solarzellentyp
abhängt. Variabel ist der Strom, so daß sich für eine
Leistungsänderung nur eine Stromänderung ergibt.Allerdings heißt (nach obigem Link) nicht unbedingt, daß sich
für die max. Leistung einfach der max. Strom heranziehen läßt.Außerdem, wenn die Spannung konstant bleibt, der Strom aber
immer weiter ansteigt, steigt auch die intrinsische Erwärmung
der Solarzelle. Der Wirkungsgrad sinkt aber bei Erwärmung.
Könnte man also sagen, wenn man aus 20.000 statt 1.000 W/m² eine Solarzelle speisen möchte, ist es nicht sinnvoll, mit üblichen Solarzellen zu arbeiten, sondern es ist nötig dafür andere Zellen zu konstruieren um die höhere Einstrahlung auch tatsächlich umsetzen zu können?
thx
moe.
Könnte man also sagen, wenn man aus 20.000 statt 1.000 W/m²
eine Solarzelle speisen möchte, ist es nicht sinnvoll, mit
üblichen Solarzellen zu arbeiten, sondern es ist nötig dafür
andere Zellen zu konstruieren um die höhere Einstrahlung auch
tatsächlich umsetzen zu können?
Hallo Moe,
in dem Sinn wie man Hochstrom-Akkus speziell auslegen muss, kann man dass schon sagen. Mit der Einstrahlung steigt wie schon gesagt der Strom. Man müsste also alle Zuleitungen entsprechend auslegen und die erhöhte Erwärmung in den Griff bekommen, aber irgendwo hat das natürlich eine Grenze, spätestens wenn die Zelle wegschmilzt. Auch ohne die Belastung durch den Ausgangsstrom: im Brennpunkt eines Hohlspiegels werden 6000 Grad erreicht, weil sich dort die gleiche Temperatur einstellt wie auf der Oberfläche der Sonne, wo die Strahlung herkommt.
Es gibt aber Anlagen, wo die Einstrahlung durch Linsen oder Spiegel konzentriert wird, um das teure Silizium besser auszunutzen. Ob die eine 20fache Einstrahlung erzeugen, weiss ich nicht. In jedem Fall sinkt der Wirkungsgrad mit der Temperatur, man kriegt also nicht die N-fache Leistung, und wenn man aufwendig kühlen muss, lohnt es sich sowieso nicht.
Gruss Reinhard
Es gibt aber Anlagen, wo die Einstrahlung durch Linsen oder
Spiegel konzentriert wird, …
Hallo,
was ich noch vergessen habe: in dem Fall muss die Einheit aus Linse/Spiegel und Solarzelle dem Sonnenstand nachgeführt werden. Schon das macht die Sache unwirtschaftlich.
Ein Konzept, das ich mal gesehen habe, bestand aus Glaskugeln mit einer Linse und einer kleinen Solarzelle gegenüber, die sich automatisch nach der Sonne drehten. Das Ganze sah aus wie tausende von Augäpfeln, die die Sonne ankucken, aber abgesehen von dem irren Aussehen hatte das System sicher mehr Nachteile als Vorteile.
Gruss Reinhard
H wie Hola.
Das kommt vorallem auch auf den Solarzellentyp an.
Es gibt Experimente mit exotischen Verbundhalbleitern, die nicht nur das sichtbare Licht, sondern auch die „verborgenen“ Spektren nutzen.
Damit würde der Wirkungsgrad in astronomische Höhen klettern.
Zum Rest wurde ja schon genug gesagt.
MfG
Ist doch nun auch so?
oder?
Die gehen doch nahezu über das komplette Lichtspektrum.
Jedenfalls habe ich eines hier liegen bei dem es so ist.
Begrenzung ist die Verarbeitung und die Kühlung
Hallo.
Mehr Leistung bedeutet mehr Wärme.
Mehr Wärme bedeutet geringeren Wirkungsgrad.
Wenn du dein SOlarmodul mit Stickstoff kühlen kannst. Kannst du sicherlich Leistungen raus holen auf die sogar die Nasa und vielleicht auch die ESA neidisch wird *lach*
Hallo.
Mehr Leistung bedeutet mehr Wärme.
Mehr Wärme bedeutet geringeren Wirkungsgrad.
Was ja noch nichts über die Output-Leistung sagt… Wird sie unterm Strich größer oder nicht, wenn ich die Einstrahlung erhöhe?
(…)
thx
moe.
H wie Hola.
Nein, das funktioniert nur über einen Trick.
Es werden unterschiedliche Schichten von modifiziertem Silizium eingesetzt, wobei jede Schicht ein anderes Spektrum absorbiert.
Man arbeitet aber an Halbleitern, die dies in einem Zug können und dann aus den nicht sichtbaren Teilen des Lichts
ebenfalls ordentlich Energie ziehen.
Auf solche Verbundhalbleiter ist man übrigens eher durch Zufall gestoßen.
Obwohl beispielsweise Indiumarsenid schon recht lange bekannt ist,
ist man erst kürzlich aus Versehen darüber gestolpert in Sachen Lichtabsorptionseigenschaften.
MfG
Generell ja,
Bis zu einen Level bei dem du sie an sich zerstörst.
Mehr Sozusagen Licht bringt eigentlich immer mehr Leistung.
Aber ab ein gewissen Grad kann man sagen das es Expotential dann fast ansteigt, weil die Erwärmung zu stark wird.
Also nach der normalen Vollauslastung musst du das 4 Fache an Licht rein schicken um die doppelte Leistung zu erhalten (So grobe schätzung, lässt sich aber berechnen)
Um das 3 Fache an Leistung ohne Kühlung raus zu holen brauchst du dann schon das 16 Fache an Licht.
Hast du Zellen mit einer hoch Temperatur Goldlegierung oder mit niedertemperatur Kohlenstoff Leiterbahnen lässt sich halt eine wesentlich bessere Effektivität erziehlen.
Wenn du es 100% genau wissen willst (Für eien Diplomarbeit etc.), im Büro neben mir sitzt ein Nuklearchemiker der kann dir die Physikalischen Gesetze dafür 100% genau aufzeigen.
Grüsse
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Hui da bin ich aber neugierig.
Wie funktioniert das den?
Ansich ist das Prinzip der Solarzelle ja sehr Simpel.
Das Photon hebt ein Elektron in eine höhere Bahn an. Beim Zurückfallen des Elektronst wird die Differenz der Bahn als Energie frei.
Die Unterscheide bei den Siliziumzellen sind mir bekannt die Oberflächen. NAch Anwenundgsgebier die einen glattm die anderen mit kleinen Pyramiden, wieder ander emit Kegeln. Das baut jeder Waffern hersteller sein eigenes geheimes Süppchen. Die LEistung ist jedoch bei allen nahezu gleich.
Die Solarfolien Kunstoff sind durch die ganz glatte Oberfläche und den schlechten Leit und Wärmewert halt nicht sehr ergiebig, dafür super günstig. Ansonsten das gleiche PRinzip wie bei Siliziam. Photon hebt elektron 1 an, elekton fällt wieder ab, Energie wird abgefangen.
Wie funktioniert das denn dann mit mehreren Schichten? Kann ja dann kein Silizium sein oder?
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oh viele vertippsler
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