Während die Welt bestrebt ist, ihre Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und auf nachhaltigere Energieformen umzusteigen, ist Solarenergie etwas, das jeder nutzen möchte.Sonnenlicht ist eine beständige Energiequelle und steht in den meisten Teilen der Welt für beträchtliche Zeiträume am Tag zur Verfügung.Um diese Energie zu gewinnen, benötigt man jedoch eine spezielle Ausrüstung, und Sonnenkollektoren sind die am häufigsten verwendete Methode.Wenn Sie nicht wissen, wie sie funktionieren, woraus sie bestehen oder wie viel Energie sie erzeugen können, finden Sie hier eine grundlegende Anleitung für den Einstieg.Sonnenkollektoren sind Geräte, die Licht in Strom umwandeln.Sie werden Sonnenkollektoren genannt, weil das Licht der Sonne oder Sol, wie Astronomen es gerne nennen, in den meisten Fällen die am häufigsten vorkommende Form von Licht und auch leicht zugänglich ist.Ein Solarpanel besteht aus einer bestimmten Schicht von Siliziumzellen, einem Metallrahmen in einem Glasgehäuse, das mit einer speziellen Folie umgeben ist, und Verbindungen, die die Komponenten miteinander verbinden und ein Array bilden.Kleinere Einheiten innerhalb eines Panels werden als Solar- oder Photovoltaikzellen bezeichnet, die jeweils Licht in Strom umwandeln können.Wenn Solarzellen auf einem Panel angeordnet sind, können sie mehr Licht auffangen, das in die Umgebung einfällt, und es in Strom umwandeln.Aus diesem Grund sieht man oft Raumfahrzeuge, die mit großen Solarpaneelen ausgestattet sind, die dafür ausgelegt sind, den Bedarf an elektrischer Energie des Raumfahrzeugs zu decken.Sonnenkollektoren mögen heute weit verbreitet sein, aber ihre Geschichte kann mehr als 100 Jahre zurückverfolgt werden.Zuvor wurde Sonnenenergie genutzt, um Wasser zu erhitzen und es in Dampf umzuwandeln, um Maschinen anzutreiben.Der französische Wissenschaftler Edmund Becquerel beobachtete jedoch den photovoltaischen Effekt (die Erzeugung von Spannung und elektrischem Strom in einem Licht ausgesetzten Material).Durch Experimente mit Elektrolysezellen stellte er fest, dass der Strom, der zwischen zwei mit Silberchlorid oder Silberbromid beschichteten Platinelektroden fließt, bei Tageslicht etwas stärker ist als im Dunkeln.Schon mit 19 Jahren schuf er die erste Photovoltaikzelle, die Licht in Strom umwandeln konnte.1883 schuf Charles Fritts die erste Solarzelle aus dem Halbleiter Selen und überzog sie mit einer extrem dünnen Goldschicht.Das Panel von Fritts wurde auch auf einem Dach in New York installiert, aber seine hohen Kosten und eine Energieumwandlungseffizienz von einem Prozent machten es auf lange Sicht unrentabel.Russell Ohl patentierte als erster Solarzellen aus Silizium, und das erste Solarmodul mit Siliziumzellen wurde 1954 hergestellt. Diese Module waren in erster Linie dazu gedacht, Strom für Raumfahrzeuge zu erzeugen, fanden aber in den 1970er Jahren auch ihre Anwendung in Taschenrechnern.Ein Solarmodul besteht aus einer großen Anordnung von miteinander verbundenen Solarzellen.Solarzellen werden in der Regel aus Silizium hergestellt, dem nach Sauerstoff zweithäufigsten Material auf der Erde.Da Silizium ein Halbleiter ist, kann es als Isolator und Leiter wirken.Innerhalb einer Solarzelle ist Silizium in zwei verschiedenen Schichten angeordnet: dem P-Typ, der Elektronen aufnehmen kann, und dem N-Typ, der Elektronen abgeben kann.Das Silizium vom p-Typ wird durch Hinzufügen von Atomen – wie Bor oder Gallium – hergestellt, die ein Elektron weniger in ihrem äußeren Energieniveau haben als das Silizium, wodurch eine Leerstelle entsteht.Das Silizium vom n-Typ wird hergestellt, indem Atome wie Phosphor eingeschlossen werden, die ein Elektron mehr in ihrer äußeren Ebene haben als Silizium.Die Schicht vom N-Typ wird dem Sonnenlicht zugewandt angeordnet, während die Schicht vom P-Typ unter der Schicht vom N-Typ angeordnet wird.Das Licht der Sonne kommt in kleinen Energiepaketen, Photonen genannt, die dazu führen können, dass die N-Typ-Schicht Elektronen verliert.Diese werden auf einer darunter liegenden Aluminiumschicht, auch Backsheet genannt, gesammelt.Die entstehenden Elektronen fließen hin und her, dies erzeugt einen elektrischen Strom, der über Drähte und aus der Solarzelle heraus zu einem Speicher fließen kann.Der Wirkungsgrad eines Solarmoduls ist die Menge an Strom, die es aus dem auf seine Oberfläche einfallenden Licht erzeugen kann.Der Solarmodulwirkungsgrad wird unter Standardtestbedingungen (STC) bestimmt, bei denen die Temperatur 25 Grad Celsius und die Bestrahlungsstärke 1000 W/m² beträgt.Dies entspricht dem Sonnenlicht, das an einem hellen, sonnigen Tag von einem geneigten Solarpanel empfangen wird.Ein Wirkungsgrad von 20 Prozent würde bedeuten, dass ein ein Quadratmeter großes Solarpanel 200 Watt Strom produziert.In der realen Welt werden die Bedingungen durch eine Vielzahl von Faktoren wie Wind, Feuchtigkeit, UV-Strahlung, chemische Einwirkung usw. beeinflusst, und die tatsächliche Effizienz des Moduls ist geringer als die während des STC erzielte.Das zur Herstellung der Solarzelle verwendete Material kann auch die Energieumwandlungseffizienz erhöhen, wobei monokristalline Solarmodule den höchsten Wirkungsgrad unter den kommerziell erhältlichen Modulen bieten.Hinter den Kulissen der Wirtschaft haben Wissenschaftler versucht, die Effizienz von Solarmodulen zu steigern, und es ist ihnen in letzter Zeit gelungen, die 30-Prozent-Grenze der Solareffizienz zu knacken.Möglich wurde dies durch die Verwendung von Perowskiten, Calciumtitanat-Kristallen oder Materialien mit ähnlichen strukturellen Anordnungen und Eigenschaften, die zur Steigerung der Effizienz von Solarzellen verwendet werden können.Der bedeutendste Vorteil der Verwendung von Sonnenkollektoren ist die Möglichkeit, eine unbegrenzte, umweltfreundliche, erneuerbare Energiequelle anzuzapfen.Wenn wir unsere Methoden zur Nutzung der Energie verbessern, die jeden Tag auf unseren Planeten fällt, werden wir in der Lage sein, für all unsere zukünftigen Bedürfnisse auf eine saubere Energiequelle umzusteigen.Im Gegensatz zu herkömmlichen Stromquellen, die einen Anschluss an das Stromnetz erfordern, um eine unterbrechungsfreie Versorgung zu erhalten, können uns Solarmodule durch die Verwendung von Batterien die Freiheit geben, an weit entfernten Orten zu bleiben und dennoch einfachen Zugang zu Energie zu haben.Es ist kaum verwunderlich, dass sich Wissenschaftler der Solarenergie zuwandten, um Raumschiffe anzutreiben, die zum Mars und sogar darüber hinaus gereist sind, anstatt sich auf Kernenergie zu verlassen.Einmal installiert, haben Solarmodule eine lange Lebensdauer mit sehr geringem Wartungsaufwand.Solarmodule müssen für die höchste Energieumwandlungseffizienz sauber gehalten werden, erfordern aber ansonsten keine Wartung, da es im Energieerzeugungsprozess keine beweglichen Teile gibt.Die Energiespeicherseite erfordert Wartung, aber das System macht sich in der Regel in den Jahren des Betriebs mehr als bezahlt.An vielen Orten können die Nutzer auch überschüssige Energie, die von den Panels erzeugt wird, an Versorgungsunternehmen verkaufen und nach Abschluss der Installation praktisch nichts tun, um Geld zu verdienen.Die Gewinnung von Sonnenenergie ist jedoch nicht einfach.Während die Kosten für die Erzeugung von Solarstrom in den letzten Jahren erheblich gesunken sind, sind die Vorabkosten für die Installation eines Solarpanels, insbesondere in kleinem Maßstab, immer noch recht hoch.Neben dem Kauf der Panels muss man auch den Wechselrichter und die Energiespeicherlösung kaufen, was ziemlich teuer sein kann.Auch die Gewinnung von Solarenergie ist stark wetterabhängig.Auch wenn die Panels bei bewölktem Himmel funktionieren, können ein paar Tage Regen oder Schnee Ihre Energiereserven beeinträchtigen.Für diejenigen, die im Winter nachts Wasser erhitzen müssen, erfüllt ein Solarpanel möglicherweise nicht den Bedarf.Herkömmlicherweise nehmen Sonnenkollektoren viel Platz ein, und je nach Größe Ihres Hauses und Energiebedarf müssen Sie möglicherweise zusätzliche Immobilien finden, auf denen sie installiert werden können.Die Effizienz von Solarmodulen für zu Hause hängt auch von der Art des Daches und der Ausrichtung ab.Mit Fortschritten in der Technologie kann es möglich sein, transparente Solarfenster zu kaufen.Aber wenn Sie jetzt etwas kaufen möchten, liefern diese möglicherweise nicht die Energieumwandlungseffizienz, die Sie von ihnen erwarten würden.Die Installation von Sonnenkollektoren in großer Zahl zur Herstellung von Solarparks wurde mit Bodenverdichtung und erhöhter Erosion in Verbindung gebracht.Nach ihrer Lebensdauer sind Sonnenkollektoren zu einem Problem geworden, da sie noch ihren Weg in die Recyclingwirtschaft finden müssen, und wenn sie auf Mülldeponien entsorgt werden, können Schwermetalle wie Blei und Cadmium in den Boden gelangen.Die Innovation im Solarenergiesektor nimmt eine neue Wendung, wobei neuere Materialien verwendet werden, um Solarmodule besser und billiger zu machen.Sonnenkollektoren werden einen erheblichen Einfluss darauf haben, wie wir in Zukunft auf Energie zugreifen.AutoCAD ist ein hervorragendes Konstruktionswerkzeug, aber wussten Sie, dass es viele Verknüpfungen und Befehle gibt, mit denen Sie Ihre Projekte beschleunigen können?