Zonnecellen

Zonnecellen zijn in staat om zonne-energie op te vangen en om te zetten in een elektrische stroom. Dit kan de cel doen door de speciale eigenschappen van het halfgeleidende materiaal waar een deel van de cel van is gemaakt.

De halfgeleider

Een halfgeleider is een materiaal dat signalen beter geleidt dan isolatoren, maar minder goed dan geleiders. De meest gebruikte halfgeleider in zonnecellen is Silicium. De werking van de halfgeleider is afhankelijk van factoren als de lichtsterkte en de temperatuur. Wanneer er licht op de halfgeleider schijnt, gaat deze geleiden.

zonnecellen

P-type en N-type

De zonnecel bestaat uit twee soorten silicium, een P-type en een N-type. Deze typen zijn verontreinigd silicium, en verschillen in onzuiverheden die zijn aangebracht door het silicium te combineren met een ander materiaal. Voor het P-type silicium kan dit boron zijn, voor het N-type gebruikt men vrijwel altijd fosfor.

Elektronen

De buitenste schil van een siliciumatoom bevat standaard vier elektronen. De eigenschap van een siliciumatoom is dat hij acht elektronen in zijn buitenste schil wilt hebben. Hij wordt daarom standaard omgeven door vier andere atomen met welke hij een elektron deelt. Alle plaatsen voor elektronen zijn in dit geval dus bezet.

Wanneer het silicium wordt verontreinigd met een fosforatoom dat vijf elektronen in zijn buitenste schil bevat, wordt N-type silicium gecreëerd. De aanwezigheid van vijf electronen betekent dat in de verontreinigde plaatsen in het silicium een elektron over is.

Daarentegen wordt het P-type gemaakt door silicium te verontreinigen met bijvoorbeeld een driewaardig booratoom. In dit geval is er dus een elektron te weinig, en ontstaat er een lege plek voor een elektron. Dit wordt een gat genoemd.

Een elektrische stroom

Wanneer, zoals bij een zonnecel, het N-type en P-type silicium tegen elkaar aan wordt gelegd, komen de gaten en de elektronen elkaar tegen. Wanneer het zonlicht sterk genoeg is, kunnen atomen over de grens van het N-type naar het P-type silicium springen. Dit zorgt voor een verschil in lading, waardoor er een elektrische stroom kan gaan lopen. Deze groene stroom kan direct worden gebruikt, kan worden opgeslagen, of kan worden teruggeleverd aan het net.

Zonnepanelen thuis

Zonnepanelen zijn panelen die meerdere zonnecellen bevatten, en op gebouwen kunnen worden geplaatst om deze te voorzien van groene stroom. De kwaliteit van het zonlicht in Nederland is hiervoor ruim voldoende.
Zonnepanelen op woonhuizen zijn vaak aangesloten op het elektriciteitsnet. Produceert het zonnepaneel meer energie dan de woning op dat moment nodig heeft, wordt dit teruggeleverd aan het net, en wordt de opbrengst in mindering gebracht op de elektriciteitsrekening.

De aanschaf van een zonnepaneel is terug te verdienen doordat energie wordt bespaard en doordat subsidie kan worden aangevraagd over het aan het net teruggeleverde deel. De subsidie moet aangevraagd worden wanneer het zonnepaneel is geïnstalleerd, en geldt voor 15 jaar. De eigenaar ontvangt dan naast de vergoeding van de energieleverancier een extra vergoeding per kWh.