Wat is het fotovoltaïsche effect?
Het fotovoltaïsche effect is het proces waarbij elektrische stroom in de vorm van spanning wordt gemaakt wanneer elektromagnetische straling wordt blootgesteld aan een bepaald materiaal. Met behulp van zonnecellen treedt het fotovoltaïsche effect op wanneer zeer korte golflengten van zonlicht van invloed zijn op de materie en elektronen worden geëxciteerd. De elektromagnetische straling wordt uitgezonden uit het zonnepaneel en verzameld door een ander materiaal. Deze ejectie van elektronen resulteert in de opbouw van spanning en creëert energie die kan worden opgeslagen in een batterijcel voor later gebruik. Twee elektroden worden gebruikt om de spanning te verzamelen, die kunnen worden overgebracht in het vermogensnet.
Verschillende soorten elektromagnetische straling veroorzaken verschillende blootstellingsniveaus in zonnecellen als gevolg van frequentie. Zichtbaar licht creëert het fotovoltaïsche effect wanneer het alkali-metalen beïnvloedt, ultraviolet licht creëert het in andere metalen, waarbij extreem ultraviolet licht wordt gebruikt voor niet-metalen. Dit concept werd voor het eerst waargenomen in 1902 door Philipp Eduard Anton vonLenard toen hij ontdekte dat verschillende kleuren van licht, ook bekend als frequentie, verschillende niveaus van elektronen uitzenden. Eerder verklaarde de golftheorie van het licht van James Clerk Maxwell dat de stralingsintensiteit proportionele elektronenenergie zou creëren. Deze nieuwe theorie legde uit dat fotonen verantwoordelijk waren voor het creëren van elektronenafstand en werkten als individuele deeltjes in plaats van constante golven.
Fysicus A.E. Becquerel herkende het concept van het zonlicht fotovoltaïsche effect in 1839, maar zijn begrip was beperkt. In 1883 bouwde Charles Fritts de eerste zonnecel, met behulp van een selenium halfgeleider gecoat in een dunne laag goud. Dit eerste gebruik van een zonnecel was slechts één procent efficiënt. Pas in 1954 ontwikkelde Bell Laboratories een praktische manier om zonne -energie te benutten.
De manier waarop het fotovoltaïsche effect wordt gebruikt met behulp van zonnecellen is erg basic. ESsiaal beïnvloeden fotonen van het zonlicht het zonnepaneel en worden door het materiaal geabsorbeerd. De negatief geladen elektronen in het materiaal worden weggeslagen van de atomen, die vervolgens elektriciteit produceren. Deze situatie wordt geregeld door de elektronen in het paneel in slechts één richting in het paneel te laten bewegen, waardoor een omgekeerde actie wordt veroorzaakt waarin positief geladen deeltjes in de tegenovergestelde richting stromen. Met beide acties die zich voordoen, kan een directe stroom van elektriciteit worden benut uit de elektromagnetische reactie.
Het fotovoltaïsche effect is essentieel voor een aantal processen in het moderne leven. Naast het creëren van energie voor algemene doeleinden, zijn zonnecellen essentieel voor ruimtevaartuigen die worden gebruikt door NASA en andere ruimteagentschappen. Ook worden de principes van de technologie gebruikt in digitale camera's in de vorm van lading-gekoppelde apparaten en elektroscopen die statische elektriciteit identificeren.