Springen naar inhoud

[Elektriciteit] zonnecellen


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Bert159

    Bert159


  • >100 berichten
  • 130 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 03 november 2005 - 19:16

(eerste keer dat ik op het forum kom)

weet iemand toevallig hoe in een zonnecel energie opgewekt wordt door invallen van het licht?
ik weet dat er gebruikt gemaakt wordt van een pn junctie en dat er een elektron vrij komt bij het absorberen van een foton door een atoom in de emitter, maar hoe komt dat elektron dan op het metalen plaatje om zo stroom te leveren?


ps: alle verdere informatie over zonnecellen is ook welkom (maak er men eindwerk over!)
thx :roll:

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Antoon

    Antoon


  • >1k berichten
  • 1750 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 03 november 2005 - 19:34

Ik weet het ook niet precies (wist het wel) maar als een electron ergens weg is, dan blijft dat stuk dus positief geladen achter.
Als dit vrij electron dan ook nog eens op een ander metalten plaatje word ingevangen word deze negatief geladen.
Dan heb je een negatief en positief geladen polen.
Als je deze opelkaar aansluit zal de natuur het evenwicht proberen te herstellen, door een electron over te laten lopen. Een een lopend electron is een stroom

#3

Ger

    Ger


  • >5k berichten
  • 16444 berichten
  • Technicus

Geplaatst op 03 november 2005 - 19:50

Onderstaande tekst komt uit het verslag van een project van me over verschillende duurzame energiebronnen van een paar jaar geleden:

Zonnecellen zijn gemaakt van halfgeleidermaterialen. De speciale eigenschap van deze materialen is dat de fotonenergie (licht) negatief geladen elektronen vrijlaat. Deze elektronen laten op hun beurt mobiele en positief geladen gaten achter.
De werking van de zonnecel ligt in het feit dat de elektronen en gaten worden gescheiden, waardoor de voorkant negatief en de achterkant positief geladen wordt (of andersom). Als de voor- en achterkant met elkaar verbonden zijn, kan er een elektrische gelijkstroom gaan lopen en kan de cel bruikbare energie leveren aan een accu, pomp of het elektriciteitsnet.
De zonnecellen worden samengevoegd in een zonnepaneel en er wordt een elektrische verbinding gemaakt. Het zonnepaneel is ingekapseld in glas en kunststof. In de meeste gevallen is het paneel omlijst met aluminium voor een optimale verbinding met de dragers op het dak. Dit alles wordt op een zodanige manier gedaan dat een lange levensduur kan worden gegarandeerd. Zie onderstaand plaatje.

Geplaatste afbeelding

Bij het omzettingsproces van lichtenergie (fotonen) naar elektriciteit (elektronen) wordt veel energie verloren en/of omgezet in warmte. De kleur van de zonnecel is meestal blauw of zwart, omdat de cellen voorzien zijn van een antireflectielaag. Dit verbetert de absorptie van het zonlicht en resulteert in een hoger rendement.
De meest efficiŽnte, maar zeer dure zonnecellen hebben in een laboratoriumomgeving een rendement bereikt van 25 procent. Bij commerciŽle productie worden waarden van 6 tot 16 procent bereikt. Deze grote verschillen worden veroorzaakt door het gebruik van verschillende materialen (kwaliteit en kleurgevoeligheid), fabrieksprocessen en de omvang van cellen en panelen.

Wil je meer weten, dan moet je ff een PM doen, anders wordt het te uitgebreid voor een post.
"Knowledge speaks, but wisdom listens."
- Jimi Hendrix -

#4

Bert159

    Bert159


  • >100 berichten
  • 130 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 03 november 2005 - 23:17

bedankt ger, maar weet je ook hoe het komt dat die elektronen en die gaten elk naar 1 kant gaan, het elektrisch veld zit toch in het midden van de cel...
als je me zegt wat PM is wil ik dat gerust doen :roll:

#5

Antoon

    Antoon


  • >1k berichten
  • 1750 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 03 november 2005 - 23:29

bedankt ger, maar weet je ook hoe het komt dat die elektronen en die gaten elk naar 1 kant gaan, het elektrisch veld zit toch in het midden van de cel...
als je me zegt wat PM is wil ik dat gerust doen :roll:


Volgens mij kwam dat door dat het ťťn een p-type (relatief gezien een electron teweinig) is en de ander een n-type(relatief een electron te veel)
die dat teveel of teweinig , is vergeleken met het andere type, in 1 bepaalde schil

Een pm is een pb waar je vast ook niets wijzer van word.
maar als je op. een het knopje "PB" druk bij ťťn van zijn berichten kun je hem een bericht sturen, een soort mail.

#6

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44877 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 03 november 2005 - 23:35

Waarom persoonlijke berichtjes, wij worden ook graag wijzer met betrekking tot zonnecellen.......
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#7

Ger

    Ger


  • >5k berichten
  • 16444 berichten
  • Technicus

Geplaatst op 04 november 2005 - 08:21

Zo uit mijn hoofd heb je gelijk Antoon. Ik zit nu niet meer achter de computer waar ik dat rapport op heb staan dus de details moet ik jullie nog even schuldig blijven.

PM/PB had ik voorgesteld omdat ik dan ff dat rapport naar hem mail. Ik vind het ook zo overdreven om nu pagina's lang hier te posten. Wat ik eventueel wel kan proberen is het uploaden en de link hier plaatsen, maar dan moet ik even iets vinden waar dat makkelijk gaat.

Jullie horen nog van me.
"Knowledge speaks, but wisdom listens."
- Jimi Hendrix -

#8

Ger

    Ger


  • >5k berichten
  • 16444 berichten
  • Technicus

Geplaatst op 04 november 2005 - 20:37

Zoals beloofd.

Via onderstaande links kom je bij een korte weergave van verschillende vormen van duurzame energie. Vooral het stuk over zonne/energie is uitgewerkt, en dat komt mooi uit voor dit topic.

http://www.swordfact...ame_energie.doc

Ik heb hier trouwens webspace voor gebruikt van een ander project van me, dus het blijft niet tot in de eeuwigheid staan, reken maar op niet meer dan een maand. Ben je gežnteresseerd moet je het dus opslaan op je eigen pc.

Veranderd door Ger, 18 oktober 2007 - 14:10
NIeuw geactualiseerd linkje

"Knowledge speaks, but wisdom listens."
- Jimi Hendrix -

#9

Andy

    Andy


  • >250 berichten
  • 294 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 04 november 2005 - 23:31

Volgens mij heeft het, zoals hieronder al gezegd, temaken met PN-junctie (eng. PN-junction). Na wat googlen vond ik deze site:

http://www.st-andrew...unc/pn_junc.htm

denk dat de PNjunctie hier wel degelijk uitgelegd staat.... kheb er zelf ooit es een werk over gemaakt, maar vind het niet terug op mijn pc :roll: weet nog dat dit vrij belangrijk was. Uit de post van Ger af te leiden heeft het dus te maken met het feit dat de elektronen en de gaten gescheiden worden. Die scheiding gebeurt dus door deze PN-junctie, dacht ik me te herinneren.

Groeten

Andy

#10


  • Gast

Geplaatst op 05 november 2005 - 09:57

bedankt ť iedereen jullie hebben veel geholpen.
zal het resultaat wel eens poste
:roll:

#11


  • Gast

Geplaatst op 05 november 2005 - 10:55

zo hier komt het dan, de tekst moet wel nog opgemaakt worden en in mooie zinnen geschreven worden
als je fouten vindt, iets weet dat er nog bij moet, extra informatie hebt, noem maar op wil je dat dan alsjeblieft posten? :P :wink:
alvast bedankt vrienden :roll:

Zonnepanelen
Om de actieradius van de fiets te verhogen hebben we een constante stroomtoevoer nodig. De meest voor de hand liggende mogelijkheid om die op te wekken is zonne-energie. We zoeken dus zonnepanelen die een voldoende grote stroom kunnen leveren en waarbij tegelijk het gewicht beperkt blijft. De zonnepanelen moeten ook tegen een stootje kunnen.
Hoe werken zonnepanelen nu?
Een zonnepaneel is eigenlijk een aaneenkoppeling van zonnecellen. De basis van een zonnecel zijn 2 verschillende soorten halfgeleiders. Ik zal dus eerst uitleggen wat een halfgeleider is en welke verschillende soorten er zijn om zo tot de zonnecel en het zonnepaneel te komen.

Uit wat bestaat een zonnecel nu juist?
Een zonnecel bestaat uit 3 delen, een lichtgevoelige diode, een anti-reflexilaag (waar we later op terug komen) en een metalen plaatje aan weerzijden van de diode.

-halfgeleiders:
De meest gebruikte halfgeleider is Silicium (Si). Aangezien zand geoxideerd silicium is is het in zeer grote mate beschikbaar op aarde.
Zuiver silicium heeft een kristalstructuur en is bijna niet geleidend. Dit komt omdat silicium 4 valentie elektronen heeft, in een kristalstructuur wordt elk van die valentie elektronen gebruikt in een binding met een ander silicium atoom. Er zijn dus (bijna) geen vrije elektronen die noodzakelijk zijn voor de geleiding van elektriciteit. Zuiver silicium kan je dus bijna als isolator beschouwen. Dat verandert echter als je het doopt. Een stof dopen wil zeggen dat je in de structuur van die stof een andere stof inbrengt. De doping van silicium gebeurt met 2 soorten stoffen en op basis van de soort stof delen we de halfgeleiders in in 2 soorten, het N-type en het P-type.

-N-type:
Bij het N-type wordt silicium gedoopt met een 5-waardig atoom (bv: fosfor (P)). Als fosfor een plaats in de kristalstructuur inneemt vormen 4 van zijn valentie elektronen een binding met de omliggende silicium atomen. Er is dus nog 1 elektron niet gebonden, dat elektron maakt zich los van het fosfor atoom en gaat vrij rond zweven. Er ontstaat dus een vrij elektron en bijgevolg ook geleiding.
-P-type:
Bij het P-type wordt silicium met een 3-waardig atoom gedoopt (bv: borium (). Als borium in de kristalstructuur komt is er in tegenstelling tot het N-type een elektron tekort. Hierdoor ontstaat er een ontstaat er een fictief positief geladen gat. Dat gat kan opgevuld worden door elektronen van de naburige silicium atomen die dus op hun beurt een positief gat hebben. Het positieve gat beweegt zich dus door de kristal structuur. Er is dus een beweging van ladingen en dat noemen we elektrische stroom.

Bij de 2 types is er dus geleiding. Die geleiding is echter nooit zo groot als bij een metaal, daarom noemen we die stoffen halfgeleiders.

-de zonnecel:
De werking van de zonnecel steunt op een belangrijk kenmerk van die halfgeleiders, licht dat op zoín halfgeleider invalt kan namelijk een valentie elektron losmaken uit een binding tussen 2 atomen van de halfgeleider. Hierdoor krijg je dus een negatief elektron dat zich vrij kan rond bewegen. Maar je krijgt ook een positief gaat op de plaats waar het elektron gebonden was. Die 2 deeltjes trekken elkaar aan en het elektron zou direct terug vallen in de binding. Om dat tegen te gaan maakt men een P-N junctie.



-de P-N junctie
Een P-N junctie is een foto- of precisielas tussen een P-type halfgeleider (de basis) en een N-type halfgeleider (de emitter). Er ontstaat dus een contact oppervlak tussen de basis en de emitter. Hierdoor diffunderen de vrij elektronen van het N-type naar het P-type om daar de positieve gaten op te vullen. Door het wegtrekken van elektronen uit de emitter wordt hij positief, de basis daarintegen krijgt extra elektronen en wordt dus negatief. Er ontstaat een gebied (rond het contactoppervlak) in de emitter waar geen elektronen meer zijn en in de basis eenzelfde gebied waar geen gaten meer zijn. Die 2 gebieden noemen we de ruimteladingslaag. In dat overgangsgebied ontstaat er door het verschil in lading een potentiaalveld en dus een elektrisch veld dat het diffunderen van elektronen en gaten tegen gaat en zelfs stopt.

Opwekken van electriciteit:
Als er nu een foton op zoín P-N junctie valt kunnen er 2 dingen gebeuren, het foton kan weerkaatst worden. Maar het foton kan ook geabsorbeerd worden door een atoom van de zonnecel. Als dat gebeurt zal de energie die het foton bezit een valentie-elektron los maken (zoals reeds gezegd). Nu zal het elektron echter niet terug vallen omdat er in de ruimteladingslaag een elektrisch veld is dat met de positieve kant naar boven gericht is. Het elektron dat vrij komt beweegt zich nu dus naar de bovenkant van de zonnecel en het positieve gat naar de onderkant. We krijgen dus een zonnecel die aan de bovenkant negatief en aan de onderkant positief geladen is. Als je de bovenkant nu met de onderkant verbindt (via een weerstandje) zullen de elektronen via die verbinding de positieve gaten willen opvullen. Hierbij bewegen de elektronen door het draadje en die beweging van ladingen is stroom. Eťn zonnecel wekt natuurlijk niet genoeg elektriciteit op om bijvoorbeeld een motortje of een lampje te voeden.
Daarom worden zonnecellen samengevoegd in een zonnepaneel. Die zonnecellen worden naast elkaar in een serie schakeling geplaatst. Een gemiddeld zonnepaneel heeft dan een vermogen van +/- 25 Wp. Wp staat voor Watt-piek en dat is de eenheid van het vermogen bij maximale inschijning en een ideale hellingshoek en oriŽntatie. Je kan er dan ongeveer 17V bij 1,5A uit halen.
Veel hangt natuurlijk van de soort zonnecellen af. Niet elke zonnecel heeft een even groot rendement. In onderstaand tabelletje staan de meest bekende voorbeelden van zonnecellen. Het zijn echter al wat oudere cijfers en tegenwoordig zijn er zonnecellen die in commercieel gebruik een rendement halen van bijna 25% en er worden al prototypes gemaakt van cellen die tot 33% rendement zouden halen.











Rendement van verschillende soorten zonnecellen en -panelen (situatie begin 2001)
Uitvoering Materiaal afkorting Maximaal rendement zonnecellen in laboratorium Typisch rendement commerciŽle zonnepanelen
Cellen Monokristallijn silicium c-Si 25% 13-16%
Cellen Polykristallijn silicium mc-Si 20% 12-14%
Dunne film Amorf silicium a-Si 14% 6-8%
Dunne film Koperindiumdiselenide CIS 19% 9-11%
Dunne film Cadmiumtelluride CdTe 16% 7-9%


Waarom heeft een zonnecel nu zoín laag rendement?
Bij het vrijkomen van een elektron na de absorptie van een foton wordt veel energie van het foton omgezet in warmte. Energie die dus niet meer in elektriciteit kan omgezet worden. Wat wel gedaan wordt is die warmte opvangen en er water mee opwarmen. Dit systeem wordt een zonneboiler genoemd en kan gecombineerd worden met zonnepanelen, maar ook autonoom gebruikt worden.

#12

StrangeQuark

    StrangeQuark


  • >1k berichten
  • 4160 berichten
  • VIP

Geplaatst op 05 november 2005 - 11:15

in kopje: P-type mag borium gewoon boor zijn.
in kopje: de zonnecel moet gaat zijn gat.

Verder mooi stukje tekst.
De tekst in het hierboven geschreven stukje kan fouten bevatten in: argumentatie, grammatica, spelling, stijl, biologische of scheikundige of natuurkundige of wiskundige feiten kennis. Hiervoor bied StrangeQuark bij voorbaat zijn excuses aan.

#13

Bert159

    Bert159


  • >100 berichten
  • 130 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 05 november 2005 - 11:29

in kopje: P-type mag borium gewoon boor zijn.
in kopje: de zonnecel moet gaat zijn gat.

Verder mooi stukje tekst.


thx quark

#14

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 44877 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 05 november 2005 - 11:57

Eťn zonnecel wekt natuurlijk niet genoeg elektriciteit op om bijvoorbeeld een motortje of een lampje te voeden.  
Daarom worden zonnecellen samengevoegd in een zonnepaneel. Die zonnecellen worden naast elkaar in een serie schakeling geplaatst. Een gemiddeld zonnepaneel heeft dan een vermogen van +/- 25 Wp. Wp staat voor Watt-piek en dat is de eenheid van het vermogen bij maximale inschijning en een ideale hellingshoek en oriŽntatie. Je kan er dan ongeveer 17V bij 1,5A uit halen.


Zou je dit stukje niet beter herschrijven met Wp, V en A gegevens van ťťn zonnecel (heeft die trouwens een standaard grootte?? en zo ja, waarom??), en dan pas gaan schrijven over vermogens van een zonnepaneel en hoe je dat bereikt door middel van serie-en parallelschakelingen? Met andere woorden, wat moet ik als lezer verstaan onder een "gemiddeld" zonnepaneel? Kan ik cellen ook schakelen om andere V / A verhoudingen te genereren dan de genoemde 17 V en 1,5 A?
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#15

Bert159

    Bert159


  • >100 berichten
  • 130 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 05 november 2005 - 12:26

daar had ik ook aan gedacht maar gegevens van 1 zonnecel heb ik (tot nu toe) nog niet gevonden :roll:
dat van de gemiddelde zonnepaneel kan ik idd veranderen

thx





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures