|
| |
Werking van fotovoltaïsche zonnecellen Een fotovoltaïsche zonnecel bevat een dun stuk halfgeleidend materiaal. Dat is bijvoorbeeld een dunne plak silicium van 3 mm dik met een diameter van 10 cm. De zonnecel kan ook kleine lichtabsorberende deeltjes bevatten, die door een ondersteunende, misschien zelfs doorzichtige en buigzame, ondergrond gedragen worden. Voorbeeld: Een monokristallijne siliciumcel In dit voorbeeld gaat het over een silicium zonnecel met een regelmatige kristalstructuur. Een silicium-atoom heeft vier elektronen in zijn buitenste schil. De elektronen dragen bij aan de stevigheid van de kristalstructuur, maar raken zelf gemakkelijk los, als er bijvoorbeeld zonlicht op valt.
Onbewerkt silicium geleidt nauwelijks stroom. In die stof valt een door zonlicht getroffen elektron gemakkelijk terug op zijn oude plaats. Daarom wordt van zuiver silicium een halfgeleider gemaakt door andere stoffen (in kleine hoeveelheden) toe te voegen. Aan de bovenkant van de “wafel”wordt bijvoorbeeld fosfor en aan de onderkant borium toegevoegd. De toegevoegde atomen krijgen een plaats in de kristalstructuur.
Fosfor heeft (vergeleken met silicium) een extra elektron dat niet echt nodig is om de bindingen in stand te houden. Dat elektron heeft meer vrijheid en zorgt voor een betere elektriciteitsgeleiding in het silicium. Borium heeft een elektron minder dan silicium Als boriumatomen aan de onderkant worden toegevoegd ontstaan gaten, die ervoor zorgen dat elektronen gemakkelijker kunnen doorschuiven door het materiaal. Dat zorgt ook voor een betere elektriciteitsgeleiding in de zonnecel.
Vlak na het toevoegen van deze stoffen gaan een aantal elektronen van de fosforkant (de kant met de intypen dopering) naar de boriumkant bewegen. Deze elektronen vullen de gaten die ze tegenkomen. In het midden wordt een scheidingsvlak gevormd. Het resultaat is dat de bovenkant (de n-type kant) positief en de onderkant negatief geladen wordt. Op een gegeven moment wordt de bovenkant zo sterk positief geladen dat het doorgeven van elektronen stopt. Er is een halfgeleider ontstaan waar elektrische stroom maar in één richting doorheen kan stromen. Het scheidingsvlak in het midden, waar elektronen gaten hebben gevuld, heet de uitputtingszone.
|
|
