Wat zijn fotovoltaïsche cellen?
Fotovoltaïsche cellen zijn apparaten die elektriciteit rechtstreeks uit zonlicht produceren. Veel fotovoltaïsche cellen samen vormen een zonnepaneel of zonnepaneel. Deze cellen zetten licht om in elektriciteit door gebruik te maken van de energie die ontstaat wanneer fotonen uit zonlicht elektronen in een hogere energietoestand slaan, in de cel zelf. Fotovoltaïsche cellen zijn samengesteld uit gelaagde materialen, waaronder twee soorten silicium, een antireflecterende coating en een glazen afdekking. De technologie die wordt gebruikt om zonnepanelen te produceren, blijft zich ontwikkelen en kan op een dag in wezen gratis energie leveren aan energiebedrijven en bedrijven.
Een van de belangrijkste onderdelen van een fotovoltaïsche cel is het materiaal dat als halfgeleider wordt gebruikt. Silicium is de meest gebruikte halfgeleider, maar andere opties zijn beschikbaar voor bepaalde toepassingen, die goedkoper kunnen zijn dan silicium. Wanneer licht de halfgeleider raakt, wordt een deel van de lichtenergie geabsorbeerd, waardoor elektronen vrijkomen. De elektrische stroom die ontstaat is wat kan worden gebruikt als elektriciteit en deze wordt verzameld door de metalen contactroosters aan de boven- en onderkant van zonnecellen.
Silicium is op zichzelf geen goede geleider van elektriciteit. Om in een zonnecel te worden gebruikt, moet silicium worden gemodificeerd of "gedoteerd" met andere elementen. Fosfor en boor zijn de elementen van keuze voor dit doel. Een met fosfor gedoteerde siliciumlaag kan profiteren van het feit dat dit laatste element slechts één elektron in zijn buitenste elektronenschil heeft. Dit is het elektron dat kan worden afgestoten door lichtenergie.
In de andere laag hebben de booratomen slechts drie elektronen in hun buitenste schil, in plaats van vier, die silicium heeft. Dit creëert een plek voor de extra elektronen om naar toe te gaan, en deze beweging van elektronen is wat de elektrische stroom maakt. De twee siliciumlagen hebben ook tegengestelde ladingen, wat de spanning levert.
Siliciumkristallen zijn een natuurlijk reflecterend materiaal. Wanneer ze in fotovoltaïsche cellen worden gebruikt, moeten ze een antireflecterende coating hebben, anders wordt het grootste deel van de zonne-energie die het paneel bereikt gereflecteerd zonder elektriciteit te produceren. De anti-reflecterende coating is de grootste factor die de efficiëntie van een goed geconstrueerd zonnepaneel beïnvloedt. Zelfs met deze coating kan echter slechts een relatief kleine hoeveelheid van het licht worden gebruikt om elektriciteit te maken. Naarmate de technologie vordert, zullen fotovoltaïsche cellen waarschijnlijk efficiënter worden, waardoor ze praktischer worden voor dagelijks gebruik in woningen en industriële omgevingen.