Je leest:

Zonnecel efficiënter met lood en selenium

Zonnecel efficiënter met lood en selenium

Auteur: | 17 april 2004

Hoe krijg je meer energie uit een zonnecel? Twee onderzoekers van Los Alamos National Laboratory hebben een materiaal ontwikkeld dat veel zuiniger omgaat met het invallende licht. Met één foton maakt het materiaal twee keer zoveel elektronen vrij!

Viktor Klimov en Richard Schaller van het Los Alamos National Laboratory (LANL) kunnen natuurlijk niet toveren: die extra lading moet érgens vandaan komen. Een foton dat op een zonnecel valt, maakt daarin met een deel van zijn energie een elektron vrij. De rest van de energie gaat verloren als warmte. Klimov en Schaller hebben de energie die normaal vrijkomt als warmte, om weten te zetten in extra ladingsdragers.

Dat kregen ze voor elkaar door miniscule bolletjes van lood en selenium in het kristalrooster van hun zonnecel te verwerken. De bolletjes zijn kleiner dan 10 nm (1 nanometer = 0,000.000.001 m) en veranderen de eigenschappen van de halfgeleider zó, dat die ineens een stuk zuiniger met zijn energie omspringt.

Hun prototype – een echte zonnecel is het nog niet – is dus niet alleen zuiniger, hij wekt ook nog eens minder restwarmte op! Omdat de weerstand van de halfgeleiders in zonnecellen gevoelig is voor temperatuurswisselingen, is dat alleen maar een voordeel. Minder restwarmte betekent immers minder rendementsverlies door een gestegen elektrische weerstand. Op termijn hopen de twee onderzoekers dat hun methode tot 35% efficiëntere zonnecellen oplevert.

Een zonnecel in werking. Zonnecellen bestaan uit halfgeleiders. Zonlicht kan elektronen losmaken uit de atomen in die halfgeleider, die dan door een elektrisch circuit gaan lopen. De achterblijvende gaten in het rooster hebben netto een positieve lading en bewegen de andere kant op: naburige elektronen schuiven het gat in, dat zich zo ‘verplaatst’. bron: Resources and Protection Technology

Zonnecellen: halfgeleidersandwich

Halfgeleiders, heb je in twee typen: p- en n-halfgeleiders. In p-materiaal wordt lading verplaatst door zogenaamde gaten: dat zijn open plekken in de elektronenschillen van het materiaal. Elektronen uit omringende atomen kunnen in zo’n gat springen en het gat schuift dan naar de plek waar het elektron vandaan kwam. In n-materiaal wordt lading ‘gewoon’ verplaatst door losse elektronen, net als in metalen.

In een zonnecel zitten een n- en een p-halfgeleider tegen elkaar aan gesandwiched. De energie van een binnenkomend foton maakt een negatief geladen elektron vrij uit zijn baan om een atoom: dat elektron laat een bijbehorend positief geladen gat achter. Met een klein elektrisch veld zijn elektron en gat in tegengestelde richtingen te duwen: het resultaat is opgehoopte lading aan twee uiteinden van de zonnecel. De elektrische spanning die daardoor ontstaat kan allerlei apparaten aandrijven.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 17 april 2004

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.