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Nach Angaben des Energieministeriums der Vereinigten Staaten verwenden Solarmodule Photovoltaikzellen zur Stromerzeugung. Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen ist Solarenergie eine unendlich erneuerbare Energiequelle. Schließlich werden fossile Brennstoffe, eine nicht erneuerbare Energiequelle, erschöpft sein und die Welt wird sich erneuerbaren Energiequellen wie Solar- und Windkraft zuwenden müssen. Mit der Entwicklung neuer Solartechnologien sinken die Kosten für Solarmodule, während ihre Effizienz steigt. Sonnenkollektoren können Sonnenlicht direkt in elektrische Energie umwandeln.
Funktion
Wenn Photonen von der Sonne auf eine Photovoltaikzelle treffen, werden nach Angaben des US-Energieministeriums Elektronen aus der Photovoltaikzelle freigesetzt. Diese Elektronen wandern auf die Oberfläche der Photovoltaikzelle zu, wodurch ein Ladungsungleichgewicht zwischen der Rückseite und der Vorderseite der Zelle entsteht. Dadurch entsteht eine potenzielle Spannung, die den entgegengesetzten Enden einer Batterie ähnelt. Werden diese beiden Flächen wie ein Gerät über eine externe Last verbunden, entsteht Strom.
Größe
Einzelne Voltaic-Zellen können nach Angaben des US-Energieministeriums einen Durchmesser von 0,5 bis 4 Zoll haben.
Nachteile
Ein Nachteil der Verwendung von Sonnenkollektoren zur Stromerzeugung besteht darin, dass die Menge an Sonnenlicht, die die Erdoberfläche erreicht, nach Angaben des US-Energieministeriums nicht konstant ist. Die Menge an Energie, die von der Sonne an die Erdoberfläche abgegeben wird, hängt von der Jahreszeit, der Tageszeit und den Wetterbedingungen ab. Solarenergie ist schwer zu speichern, was eine weitere Herausforderung darstellt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass große Bereiche von Sonnenkollektoren gebaut werden müssen, um eine signifikante Menge an Energie zu sammeln.
Vorteile
Ein Vorteil der Verwendung von Sonnenkollektoren zur Stromerzeugung besteht darin, dass laut dem US-Energieministerium keine sperrigen mechanischen Generatoren zur Stromerzeugung benötigt werden. Bei der Verwendung fossiler Brennstoffe werden große Generatoren benötigt. Sonnenkollektorsysteme sind ebenfalls einfach und schnell zu installieren und können in der Größe variieren. Der Hauptvorteil der Verwendung von Sonnenkollektoren zur Stromerzeugung besteht darin, dass Energie erzeugt wird, ohne dass Kohlenstoffemissionen freigesetzt werden.
Geschichte
Die ersten Photovoltaikanlagen wurden 1954 von Forschern von Bell Telephone nach Angaben des Energieministeriums der Vereinigten Staaten entwickelt. Ab Ende der 1950er Jahre wurden Photovoltaikzellen zur Versorgung von NASA-Weltraumsatelliten eingesetzt. Bald darauf wurden mit Photovoltaikzellen kleine Gegenstände wie Uhren und Taschenrechner angetrieben.
Fun Fact
Die Menge an Sonnenenergie, die in einer Stunde auf die Erde fällt, ist laut Pnas.org größer als die Menge an Energie, die Menschen in einem ganzen Jahr verbrauchen.