Hoe werkt een zonnecel?

Ik zal u nu wat meer uitleg geven over de werking van een zonnecel. Natuurlijk weet u dat een zonnecel energie produceert uit licht.

Als we kijken naar de werking van een gloeilamp is dit precies het tegenovergestelde.

Een andere benaming van zonnecel is van de eigenlijke fotovoltaïsche cel.

De technologie maakt het ook mogelijk om kunstlicht om te zetten in energie.

Dit kan bijvoorbeeld handig zijn voor kleine apparaten. Maar op grote schaal is dit natuurlijk zinloos.

In een zonnepaneel zitten geen bewegende delen (behalve op nanoschaal).

De opwekking van elektriciteit is het gevolg van de wisselwerking tussen fotonen en elektronen.

Fotonen zijn de basisdeeltjes van licht en elektronen zijn de basisdeeltjes van elektriciteit.

Basis principe van een zonnecel

Als we kijken naar het principe van een zonnecel is deze gebaseerd op het feit dat elektronen uit hun atomen loslaten.

Dit gebeurd wanneer er licht op valt.

De gebeurd met name bij halfgeleiders zoals silicium elektronen.

Een halfgeleider is een samenstelling waarin de geleiding van elektrische stroom gecontroleerd kan worden.

Daarnaast hebben we ook nog zwervende atomen

De meeste zonnecellen bestaan uit twee lagen silicium.

Wanneer er dan bepaalde kleine onzuiverheden aan toe gevoegd worden, ontstaat er een subtiel maar toch belangrijk verschil tussen beide lagen.

Zo wordt er aan de bovenste laag fosfor toegevoegd en aan de onderste laag borium.

Beide stoffen vormen een verbinding met het silicium.

De buitenste schil van het stofje Fosfor bestaan uit vijf elektronen.

Bij Borium is dat drie, Silicium heeft er vier.

Sommige atomen hebben in de bovenste laag silicium een elektron te veel.

Sommige hebben er in de onderste laag eentje te weinig.

Carrousel

Een elektron die losgeslagen is in de onderste laag vult daar de open plek van een atoom met te weinig elektronen.

De andere elektronen in de bovenste laag nemen de plaats in van het elektron dat er vandoor ging.

Wanneer er ergens een ‘gat’ ontstaat  neemt altijd het dichts bijzijnde elektron zijn plaats in, daarbij zal er steeds een nieuw ‘gat’ ontstaan.

Zo ontstaat er een carrousel van elektronen (gaten) op gang tussen beide lagen.

Door de in de bovenste laag bewegende elektronen (negatief) en de onderste laag bewegende elektronen positief geladen zorgt ervoor dat de bevrijde elektronen in een bepaalde richting vloeien.

Zo ontstaat er een elektrische stroom. Een metalen laag tussen beide lagen vangt deze elektrische energie op.

Deze klassieke silicium zonnecel is ondertussen al 60 jaar oud.