Een van de belangrijkste processen in de wereld van Energía Solar is fotovoltaïsch effect. Het is een foto-elektrisch effect waarbij een elektrische stroom wordt geproduceerd die van het ene stuk naar het andere gaat en gemaakt is van verschillende materialen. Deze materialen worden blootgesteld aan zonlicht of elektromagnetische straling. Dit effect is fundamenteel bij het opwekken van elektrische energie uit de fotovoltaïsche cellen van de zonnepanelen.
Als je wilt weten hoe zonnepanelen werken en wat het fotovoltaïsche effect is, dan is dit jouw post 🙂
Wat is het fotovoltaïsche effect?
Wanneer we een zonnepaneel gebruiken om elektrische energie te verkrijgen, profiteren we hiervan de energie die de zonnestralingsdeeltjes hebben om deze om te zetten in bruikbare elektrische energie voor ons huis. Fotovoltaïsche cellen zijn halfgeleiderelementen die voornamelijk uit silicium bestaan. Deze fotovoltaïsche cellen hebben enkele onzuiverheden van andere chemische elementen. Het silicium wordt echter geprobeerd zo fucking mogelijk te zijn.
Fotovoltaïsche cellen zijn in staat om elektriciteit op te wekken uit gelijkstroom met behulp van energie uit zonnestraling. Het probleem met dit type stream is dat het niet voor thuis wordt gebruikt. Continue energie moet worden omgezet in alternatieve energie om deze te kunnen gebruiken. Dit vereist een omvormer.
Wat het fotovoltaïsche effect doet, is die elektrische energie produceren uit zonnestraling. Deze straling komt in de vorm van warmte en wordt door dit effect omgezet in elektriciteit. Om dit te laten gebeuren, moeten de fotovoltaïsche cellen in serie langs de zonnepanelen worden geplaatst. Dit wordt gedaan zodat u kunt zorg voor voldoende spanning waarmee elektriciteit kan worden opgewekt.
Het is duidelijk dat niet alle zonnestraling die uit de atmosfeer komt, wordt omgezet in elektrische energie. Een deel ervan gaat verloren door reflectie en een ander door transmissie. Dat wil zeggen, een deel wordt teruggebracht naar de atmosfeer en het andere deel wordt door de cel geleid. De hoeveelheid straling die in contact kan komen met fotovoltaïsche cellen zorgt ervoor dat elektronen van de ene laag naar de andere springen. Het is dan wanneer een elektrische stroom wordt gecreëerd waarvan het vermogen evenredig is met de hoeveelheid straling die uiteindelijk de cellen raakt.
Kenmerken van het fotovoltaïsche effect
Dit is het mysterie dat zonnepanelen behouden. Je hebt vast wel eens stilgestaan bij hoe ze een elektrische stroom van de zon kunnen opwekken. Welnu, het omvat de deelname van talloze materialen die zijn samengesteld uit geleidende elementen. Een daarvan is silicium. Het is een element dat een ander gedrag vertoont als reactie op de werking van elektriciteit.
De reactie die deze halfgeleidermaterialen hebben, hangt volledig af van het feit of de energiebron ze kan opwekken of niet. Dat wil zeggen, de elektronen gaan naar een andere, meer energetische toestand. In dit geval hebben we de bron die deze elektronen kan exciteren, namelijk zonnestraling.
Het moment a foton botst met een elektron uit de laatste baan van een siliciumatoom, begint het fotovoltaïsche effect. Deze botsing zorgt ervoor dat het elektron energie van het foton ontvangt en opgewonden kan raken. Als de energie die het elektron van het foton verkrijgt hoger is dan die van de aantrekkingskracht van de kern van het siliciumatoom, staan we tegenover een uitgang van het elektron uit de baan.
Dit alles maakt de atomen vrij en kunnen door al het halfgeleidermateriaal reizen. Wanneer dit gebeurt, leidt het silicium dat als geleiding dient alle energie af waar het nuttig kan zijn. De elektronen die vrijkomen uit de ladingen gaan naar andere atomen waar er vrije ruimtes zijn. De beweging van deze elektronen is de zogenaamde laadstroom.
Hoe het wordt geproduceerd
Laadstromen worden bereikt door geleidende materialen te gebruiken en dit op een constante manier te laten gebeuren, zodat er een elektrisch veld kan zijn met een constante polariteit. Het is dit type elektrisch veld dat de elektronen in alle richtingen begint te duwen om de elektrische stroom te laten circuleren.
Als de energie van het door het foton gevoede elektron groter is dan de aantrekkingskracht van de kern van het siliciumatoom, zal het vrij zijn. Om dit te laten gebeuren, de kracht die de impact van het foton op het elektron moet hebben is minimaal 1,2 eV.
Elk type halfgeleidermateriaal heeft een minimale energie die nodig is om elektronen uit zijn atomen vrij te maken. Er zijn fotonen met een kortere golflengte en afkomstig van ultraviolette straling. Zoals we weten, bevatten deze fotonen een grote hoeveelheid energie. Aan de andere kant vinden we degenen met een langere golflengte, dus ze hebben minder energie. Deze fotonen bevinden zich in het infrarode deel van het elektromagnetische spectrum.
De minimale energie die elk halfgeleidermateriaal nodig heeft om elektronen vrij te geven, is afhankelijk van de frequentieband. Deze band associeert ze van degenen die in ultraviolette straling komen tot zichtbare kleuren. Daaronder kunnen ze geen elektronen vrijgeven, dus er zal geen elektrische stroom zijn.
Foton probleem
Door het materiaal gaan om de elektronen te scheiden is iets gecompliceerder. Niet alle fotonen doen het rechtstreeks. Dit komt omdat ze energie moeten verliezen om door het materiaal te gaan. Als degenen in het langste golflengtegebied van het elektromagnetische spectrum al weinig energie hadden, verliezen ze deze uiteindelijk tijdens contact met het materiaal. Wanneer energie verloren gaat, botsen sommige fotonen lichtjes met elektronen en kunnen ze deze niet afbuigen. Deze verliezen zijn onvermijdelijk en maken het onmogelijk om 100% van het gebruik van zonne-energie te hebben.
Andere energieverliezen treden op wanneer fotonen door al het materiaal gaan en ze komen niet in botsing met een elektron om het te verplaatsen. Dit is ook een onvermijdelijk probleem.
Ik hoop dat dit artikel het fotovoltaïsche effect heeft verduidelijkt.