Was ist eine Physikalische Batterie?
Physikalische Batterien sind Batterien, die elektrische Energie ohne chemische Reaktionen gewinnen. Sie nutzen Licht und Wärme, um elektrische Energie zu gewinnen. Beispiele für Physikalische Batterien sind Solar-, Wärme- und Kernbatterien.
Batterien werden grob in Physikalische Batterien und Chemische Batterien unterteilt. Chemische Batterien wandeln chemische Reaktionen in elektrische Energie um. Zu den chemischen Batterien gehören Primär- und Sekundärbatterien sowie Brennstoffzellen. Zu den Primärbatterien gehören Alkali-, Mangan- und Lithiumbatterien, während Sekundärbatterien wiederaufladbar sind und Bleisäure- und Alkalibatterien umfassen.
Verwendung von Physikalischen Batterien
Physikalische Batterien geben elektrische Energie durch physikalische Übertragung von Elektrizität ab, ähnlich wie Halbleiter, ohne den Einsatz von chemischen Prozessen. Solarzellen sind ein typisches Beispiel für eine Physikalische Batterie.
Die photovoltaische Stromerzeugung ist in den letzten Jahren als Mittel zur Lösung von Umweltproblemen ins Rampenlicht gerückt, und die Produktion von Solarzellen für den industriellen und privaten Gebrauch nimmt dank staatlicher Subventionen rasch zu. Im Allgemeinen werden die meisten Solarzellen auf Dächern oder an Land installiert, wo sie genügend Sonneneinstrahlung erhalten, um ihre Stromerzeugungskapazität zu maximieren.
Grundsätze der Physikalischen Batterien
Solarzellen haben in den letzten Jahren als Physikalische Batterien Aufmerksamkeit erregt. Solarzellen bestehen aus Halbleitern, die Sonnenlicht absorbieren und in elektrische Energie umwandeln. Trotz des Namens “Batterie” haben sie keine Speicherfunktion. Die Atome der Halbleiter, aus denen eine Solarzelle besteht, erzeugen Elektronen und Löcher, wenn sie dem Sonnenlicht ausgesetzt werden.
Eine Solarzelle besteht aus einer Überlagerung von P- und N-Halbleitern, wobei sich Löcher im P-Halbleiter und Elektronen im N-Halbleiter sammeln. Dadurch wird eine Spannung zwischen den Löchern und Elektronen erzeugt, ähnlich wie bei einer Trockenzelle. ＋Strom kann entnommen werden, indem Drähte mit dem P-Halbleiter als +Elektrode und dem N-Halbleiter als -Elektrode verbunden werden.
Es gibt verschiedene Arten von Solarzellen, die sich grob in zwei Typen unterteilen lassen: auf Siliziumbasis und auf Verbindungsbasis. Beide haben unterschiedliche Leistungen und Eigenschaften. Die beiden in der Industrie und in Privathaushalten weit verbreiteten Typen sind monokristallin und polykristallin auf Siliziumbasis. Monokristalline Zellen auf Verbundbasis haben einen hohen Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung, sind aber teurer und werden daher häufig für Raumfahrtanwendungen wie Satelliten verwendet.