science >> Wetenschap >  >> Energie

Het deel van een zonnepaneel dat licht absorbeert

Een fotovoltaïsch zonnepaneel bestaat uit tientallen individuele cellen die met elkaar zijn verbonden om een ​​output te produceren die gelijk is aan het totaal van alle cellen in het paneel. Het actieve materiaal in elke cel is silicium, hetzelfde element waaruit vaste-stofelektronica is gemaakt. Silicium heeft foto-elektrische eigenschappen, genereert stroom wanneer je er licht op schijnt.

Metalloïden

Een speciale groep elementen die metalloïden worden genoemd, neemt een gebied in beslag tussen de metalen en niet-metalen in het periodiek systeem; metalloïden hebben enkele eigenschappen van metalen en sommige van niet-metalen. Metalloïden kunnen bijvoorbeeld bros zijn als niet-metalen, maar elektriciteit geleiden zoals metalen. Twee belangrijke voorbeelden van metalloïde elementen zijn silicium en germanium. Van de twee heeft silicium meer toepassingen in de elektronica omdat germanium problemen heeft in omgevingen die warmer zijn dan kamertemperatuur.

Doped Silicium

Een proces met de naam doping vermengt zeer kleine hoeveelheden onzuiverheden in silicium, waardoor de elektronische schakeling verandert. eigenschappen. Als bijvoorbeeld silicium is gedoteerd met boor, heeft het een overschot aan positieve elektrische ladingen. Gedoteerd met arsenicum, wordt de lading van silicium negatief. Een zonnecel is een sandwich van twee lagen silicium, de ene positief en de andere negatief. De twee kanten fungeren als positieve en negatieve aansluitingen van een batterij.

Foto-elektrisch effect

Terwijl licht valt op het oppervlak van een zonnecel, verplaatst de energie elektronen in het silicium. Verbonden met een circuit, wordt de zonnecel een bron van elektrische stroom. Hoewel de stroom van een enkele cel klein is - in de orde van enkele milliampères - leveren de stromen van veel cellen in een samengevoegd zonnepaneel meerdere stroomsterktes.

Reactie van silicium op licht

In volledige duisternis produceert een zonnecel geen stroom. Naarmate de hoeveelheid licht toeneemt, neemt ook de uitvoer van de cel toe. De maximale stroom van de cel is echter beperkt; elk extra licht boven een maximale helderheid produceert geen verhoogde elektrische output. Naast helderheid is ook de golflengte van het invallende licht van belang. Een typische siliciumzonnecel reageert op de meeste zichtbare en infrarode delen van het lichtspectrum van de zon, maar sommige golflengten in de gele en rode gebieden worden slecht geabsorbeerd. Een deel van het infrarood en alle langere golflengten gaan door de zonnecel en produceren geen elektriciteit.