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  5. › Thermophotovoltaik: Die echte Sonne…

und warum kein Filter vor die Zelle?

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  1. und warum kein Filter vor die Zelle?

    Autor: tbol.inq 22.04.16 - 13:04

    Warum benutzt man dann keinen Filter vor einer zelle, um das Spektrum zu verringern?
    Weil man die anderen Anteile des Spektrum auch noch nutzen möchte?

  2. Re: und warum kein Filter vor die Zelle?

    Autor: Eheran 22.04.16 - 13:10

    Genau darum geht es: Die bislang ungenutzten Bereich ausnutzen.
    Mit einem Filter verringert man nur die bislang schon nutzbaren weiter.

  3. Re: und warum kein Filter vor die Zelle?

    Autor: KOTRET 22.04.16 - 13:10

    Weil man die Energie nicht wegwerfen will (genaugenommen würden ja die Filter diese Energie in Form von Wärme abgeben), sondern die Energie gebündelt in einem engeren Spektrum haben möchte. Stell dir das als Trichter vor, in dem oben ein breites Sprektrum reingeht und unten ein enges Sprektrum in einem bestimmten Wellenbereich rauskommt.

  4. Re: und warum kein Filter vor die Zelle?

    Autor: ansi4713 22.04.16 - 13:14

    Hallo,

    das was man erreichen möchte ist ja mehr nutzbare 'Wellenlänge' zur Verfügung zu haben. Und das kann ein einfacher Filter einfach nicht leisten, der würde einfach nur den ungenutzten Teil des Spektrums entfernen aber nicht in den nutzbaren Bereich 'verschieben'

    Bit denne...
    ansi4713



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 22.04.16 13:15 durch ansi4713.

  5. Re: und warum kein Filter vor die Zelle?

    Autor: tbol.inq 22.04.16 - 13:19

    Ich kenne mich ja nicht so aus, aber ist es denn nicht möglich die Strahlungen in gewisse Spektren aufzteilen (separieren) und dann gefiltert abzugreifen, um den höchstmöglichen Gewinn rauszuholen?

  6. Re: und warum kein Filter vor die Zelle?

    Autor: mag 22.04.16 - 13:52

    tbol.inq schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Ich kenne mich ja nicht so aus, aber ist es denn nicht möglich die
    > Strahlungen in gewisse Spektren aufzteilen (separieren) und dann gefiltert
    > abzugreifen, um den höchstmöglichen Gewinn rauszuholen?

    Im Prinzip geschieht genau das in den auch im Artikel erwähnten Mehrschichtzellen, die hintereinanderliegend verschiedene Anteile des Spektrums verstromen. Aber das ist halt leider eine sehr teure Konstruktion.

  7. Re: und warum kein Filter vor die Zelle?

    Autor: blub19 22.04.16 - 15:40

    Ok, natürliches Licht hat ein Besteht aus einer Vielzahl von Wellenlängen. Jedes Photon hat abhängig von seiner Wellenlänge eine bestimmte Energie. Bei IR ist das im Bereich 500 meV bis 1,6 eV, sichtbares so 1,6eV bis 2,9eV. Außerdem haben die verschiedenen Wellenlängen noch verschiedene Intensitäten, daher es kommen verschieden viele Photonen der verschiedene Energien an.
    Ein Halbleiter hat eine Bandlücke. Für Photonen mit Energie < Lücke ist der Halbleiter Durchsichtig . Photonen mit Energie >= Lücke werden Absorbiert, stellen in einer Solarzelle aber nur Energie = Lücke als Elektrizität zur Verfügung, der Rest wird Wärme.
    Daher wenn du eine Zelle mit kleiner Bandlücke hast, nimmst du viele Photonen auf, kannst denen aber nur wenig Energie als Elektrizität entziehen. Bei Zellen mit großer Bandlücke nimmst du weniger Photonen auf, entziehst denen aber mehr Energie als Elektrizität.
    Die Forscher versuchen ein Materialmix zu finden, der sich gut aufheizten lässt ( ein guter Absorber) und ein möglichst schmales Spektrum emittiert, sodass mehr Photonen einen größeren Anteil ihrer Energie in Elektrizität abgeben, ohne, dass man auf teure Mehrschichtzellen zurückgreifen muss.



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 22.04.16 15:41 durch blub19.

  8. Re: und warum kein Filter vor die Zelle?

    Autor: EWCH 22.04.16 - 16:44

    tbol.inq schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Ich kenne mich ja nicht so aus, aber ist es denn nicht möglich die
    > Strahlungen in gewisse Spektren aufzteilen (separieren) und dann gefiltert
    > abzugreifen, um den höchstmöglichen Gewinn rauszuholen?

    das geht mit einem Prisma, aber nur wenn das Licht moeglichst parallel einfaellt.
    Man muss es also z.B. mit einem nachfuehrbaren Parabolspiegel einfangen und dann durch ein Prisma leiten. Dieses konzentrierte Licht fuehrt natuerlich auch zu einer hohen Abwaerme und benoetigt eine aktive Kuehlung. Bei diffusem Licht, also schon bei leichter Bewoelkung, funktioniert es nicht mehr.
    Solche Anlagen gibt es und diese halten den Effizienzrekord, aber sie sind eben sehr teuer, wartungsintensiv, windempfindlich und funktionieren nur bei klarem Himmel.

  9. Re: und warum kein Filter vor die Zelle?

    Autor: Frank Wunderlich-Pfeiffer 22.04.16 - 16:55

    tbol.inq schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Warum benutzt man dann keinen Filter vor einer zelle, um das Spektrum zu
    > verringern?
    > Weil man die anderen Anteile des Spektrum auch noch nutzen möchte?

    Richtig, man will möglichst alle Anteile des Spektrums benutzen, wenn man jetzt einfach nur einen Filter benutzt, dann fliegt halt ein teil des Spektrums ungenutzt raus. Es seie denn, der Filter ist selber eine Solarzelle, dann werden die natürlich schon ausgenutzt - was genau das Prinzip der mehrschichtigen Solarzellen ist.

    Bei der Thermophotovoltaik benutzt man einfach das gesamte Spektrum um einen Absorber aufzuheizen (das geht mit jeder Form von Licht, nicht nur infrarot, obwohl Infrarot oft auch nur "Wärmestrahlung" genannt wird) und dann das emitierte Spektrum möglichst so gestalten, dass es sich leicht in Strom umwandeln lässt.

    Die dritte Alternative ist, die Wärme vom Absorber einfach zu benutzen um aus Wasser Dampf herzustellen (meistens mit dem Umweg von einem thermischen Öl und einem Salzspeicher als Wärmeträger) und dann mit dem Dampf eine Turbine zubetreiben. Die Turbine hat (je nach genauen Bedingungen) etwa 40% Effizienz, das Problem sind die Verluste beim Heizen des Öls und der Weiterleitung. (Das heiße Öl strahlt seinerseits Wärme ab, kann aber nicht ganz isoliert weden, weil es ja aufgeheizt werden soll ...) Dazu kommen die Probleme mit den diversen Öl und Dampfkreisläufen, dem Unterhalt der Turbine etc.pp. lohnt deswegen auch nicht mehr unbedingt.

    Frank Wunderlich-Pfeiffer - als freier Journalist bei Golem.de unterwegs - Raumfahrt Podcast http://countdown-podcast.de/ - auf dem 34c3 wahlweise im CSOC (Weltraum-Assembly) oder im Sendezentrum anzutreffen

  10. Re: und warum kein Filter vor die Zelle?

    Autor: unbuntu 23.04.16 - 11:44

    Mann will keinen Filter, man will eher nen Konverter, der aus nem großen Spektrum ein kleines Spektrum macht, das die gebündelte Power des großen Spektrums hat.

    "Linux ist das beste Betriebssystem, das ich jemals gesehen habe." - Albert Einstein

  11. Re: und warum kein Filter vor die Zelle?

    Autor: Quantium40 25.04.16 - 16:02

    tbol.inq schrieb:
    > Warum benutzt man dann keinen Filter vor einer zelle, um das Spektrum zu
    > verringern?
    > Weil man die anderen Anteile des Spektrum auch noch nutzen möchte?

    Statt etwas wegzufiltern, was je nach Art des Filters entweder wegreflektieren oder in Wärme umwandeln bedeutet, wäre es sinnvoller, das Lichtspektrum aufzuspalten (z.B. mit einem Prisma) und dann jeweils einzelne Spektralbereiche von spezialisierten Solarzellen einfangen zu lassen.

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