Invloed van temperatuur op rendement zonnecel

SaRo

Hoi

Ik ben al een hele tijd bezig met mijn profielwerkstuk over zonne-energie. Nu heb ik zelf het gevoel dat ik alles snap, op één ding na.

Hoe komt het dat de temperatuur invloed heeft op het rendement van een zonnecel?

Ik heb al hevig gezocht op het internet, maar ik heb niets kunnen vinden.

Help me aub

BVD

Sjoerd

Jan van de Velde

http://www1.eere.energy.gov/solar/current_voltage.html

Temperature

Solar cells work best at low temperatures, as determined by their material properties. All cell materials lose efficiency as the operating temperature rises. Much of the light energy shining on cells becomes heat, so it is good to either match the cell material to the operation temperature or continually cool the cell.

Het materiaal van de cel zelf heeft een positieve temperatuurcoëfficient, wat wil zeggen dat de interne weerstand toeneemt met de temperatuur, zoals bij de meeste geleidende materialen.

PS al gaat het om moderne technologie, het is nog steeds klassieke natuurkunde.... En profielwerkstukvragen zien we verder liever onder "huiswerk"....

EvilBro

Het materiaal van de cel zelf heeft een positieve temperatuurcoëfficient,

Is dat zo? Dat verwacht ik namelijk niet. Ik verwacht dat het materiaal een halfgeleider is en dat een hogere temperatuur leidt tot meer vrije ladingsdragers. Dat zou dus betekenen dat de weerstand afneemt.

Ik verwacht dat we de oplossing van dit efficientie vraagstuk ook in diezelfde hoek moeten zoeken. Het aantal vrijgemaakte ladingsdragers door het invallende licht blijft immers hetzelfde, maar de ladingsdragers komen nu tussen veel meer andere ladingdragers terecht. Ik zal zo nog even kijken of ik nog ergens kan vinden hoe het ook al weer zat (deze kennis heb ik helaas niet meer paraat

).

Jan van de Velde

Ik kan niks vinden met de precieze fysische achtergrond/oorzaak (al wordt in het algemeen over interne weerstand gesproken zonder daar dieper op in te gaan), maar zat bronnen over het gevolg:

voorbeeldje:

http://www.sunpowercorp.com/techpapers/bmpaper.pdf

Een fotovoltaische cel kun je daarom beter maar niet in het lekkere warme zonnetje leggen

(huh??

)

DePurpereWolf

In een zonnecel, en elke andere pn-junctie, zijn er twee modes van lading stroom:

1. Dirft van ladingdragers, gedreven door een elektrostatisch veld over het apparaat.

2. Diffusie van ladingdragers van zones van hoge ladingdichtheid naar zones van lage ladingdichtheid (volgend een gradient van elektrochemisch potentiaal).

In een pn-junctie zonnecel wordt de lading stroom van elektron-gat paren veroorzaakt doordat de drift (veroorzaakt door het elektrisch veld) groter is dan de diffusie. De diffusie verandert niet met verandering van het elektrisch veld.

In equilibrium zonder aangevoerd licht balanseren diffusie en drift stroom elkaar zodat er geen netto-stroom op wordt gebouwt.

Het licht, en de hoeveelheid electronen die daardoor in de geleidingsband geraken beinvloeden het electrisch veld wel. De diffusie is grotendeels afhankelijk van de grote van de pn-junctie en de diffusiesnelheid, deze wordt beinvloed door warmte, hoe warmer, hoe groter de diffusiesnelheid, hoe groter de diffusie stroom, hoe kleiner de totale stroom.

SaRo

Sorry dat ik het verkeerd heb gepost en bedankt voor de reacties

Kun je zeggen dat bij een toenemende temperatuur de elektronen in de p-laag zich steeds liever door de laag bewegen dan naar de n-laag te gaan?

Jan van de Velde

Jan van de Velde schreef:Het materiaal van de cel zelf heeft een positieve temperatuurcoëfficient,
Is dat zo? Dat verwacht ik namelijk niet. Ik verwacht dat het materiaal een halfgeleider is en dat een hogere temperatuur leidt tot meer vrije ladingsdragers. Dat zou dus betekenen dat de weerstand afneemt.

Ik geloof dat ik me een beetje vergaloppeerd heb in mijn uitlatingen

Voor puur ongedoped halfgeleidermateriaal heeft Evilbro helemaal gelijk

Voor gedoped materiaal kan ik zo gauw geen gegevens vinden.

En DPW's verhaal lezende (Ik heb wel eens helderder verhalen van je gelezen, DPW

) zou het dus wel eens kunnen dat de ellende zit in een grotere spanningsdrempel over de grenslaag als gevolg van die grotere diffusiestroom. Dan zou dus m.a.w. over de grenslaag (junctie) een grotere tegenspanning ontstaan als gevolg van de temperatuur, die de fotovoltaische stroom tegenwerkt.

Als dat klopt, is het dus niet het materiaal, maar de constructie die tegenwerkt....

Heb ik het nou goed gezegd?

DePurpereWolf

Mischien moet je de pn-junctie topic lezen in moderne natuurkunde.

Een zonnecel is gebaseerd op een pn-junctie. Daarwaar de p-type halfgeleider de n-type raakt ontstaat er diffusie stroom van ladingen, gewoon omdat het energetisch meer verantwoord is zullen elektronen van de n-type naar de grens trekken, en gaten van de p-type kant naar grens. Dit is een diffusiestroom die je kunt vergelijken met diffusie van water in een bakje naar de lucht. Deze diffusie stroom zorgt voor een lading verdeling, de n-type raakt elektronen kwijt en wordt dus positief geladen, (en het zelfde met de p-type maar dan negatief) er ontstaat dus een elektrisch veld door de ladingscheiding die de diffusie stroom tegenwerkt. we noemen dat de drift stroom, een stroom ten gevolge van een elektrisch veld. een np-junctie in equilibrium heeft diffusie stroom en drift stroom in balans.

Licht kan echter dit balans breken. Als een elektron-gat paar wordt gekreeert worden die verplaatst door het elektrisch veld. En wordt de driftstroom groter. De diffusie stroom verandert natuurlijk niet met de licht inbreng, en hebben we dus een totaal stroom.

De diffusie wordt echter groter als de temperatuur groter wordt, zo is er ook een grotere diffusie van water naar de lucht bij warmer weer. Het heeft meer potentiele energie om aan de energetisch meer verantwoorde diffusie te antwoorden.

De diffusie stroom haalt de drift stroom in bij hogere temperaturen.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Invloed van temperatuur op rendement zonnecel

Invloed van temperatuur op rendement zonnecel

Re: Invloed van temperatuur op rendement zonnecel

Re: Invloed van temperatuur op rendement zonnecel

Re: Invloed van temperatuur op rendement zonnecel

Re: Invloed van temperatuur op rendement zonnecel

Re: Invloed van temperatuur op rendement zonnecel

Re: Invloed van temperatuur op rendement zonnecel

Re: Invloed van temperatuur op rendement zonnecel