Zonnecellen

Zonnecellen zijn elektrische cellen die in staat zijn om lichtenergie om te kunnen zetten in bruikbare elektrische energie. Men kan twee verschillende soorten zonnecellen onderscheiden namelijk de fotovoltaïsche cellen, die in grote aantallen op zonnepanelen gemonteerd worden en de foto-elektrochemische cellen die men juist weer terug kan vinden zijn in zogenaamde foto-elektrochemische generatoren.

Aanvankelijk waren de zonnecellen ontwikkeld voor het gebruik in de ruimtevaart maar al snel werd ook het nut ingezien voor het gebruik op aarde en dan met name voor de productie van energie. Tegenwoordig ziet men deze nuttige cellen met name op zonnepanelen en zonnecollectoren gemonteerd.

Wat zijn zonnecellen en hoe werken ze?

Van een gewone fotovoltaïsche cel is het allerbelangrijkste onderdeel een stuk materiaal dat halfgeleidend is maar tevens ook een scheidingsvlak bevat tussen p-type en n-type dopering. De elektrische stroom kan daardoor dus alleen maar in één richting door de zonnecel lopen. Op het moment dat er licht van de zon (dit noemt men ook wel de elektromagnetische straling) op de zonnecel terechtkomt dan vindt er het losstoten van elektronen plaats. Deze losse elektronen gaan dan in de gewenste richting bewegen. De beweging van alle deze losgemaakte elektronen samen wordt de elektrische stroom genoemd die door de zonnecel stroomt. Zie ook de actuele prijzen van zonnecellen.

Foto-elektrochemische cellen
Foto-elektrochemische cellen die ook wel aan worden geduid als PEC’s zijn een soort zonnecellen die gebruik maken van foto-elektrochemie. Ze halen hun elektrische energie uit licht inclusief het voor het menselijk oog zichtbaar licht. Deze cellen verenigen de belangrijkste eigenschappen die zowel zonnecellen als batterijen bezitten in zich. Hiermee zijn ze in staat energie op een chemische wijze op te slaan. Een hoog rendement is op die manier mogelijk.

Maar hoe werken deze zonnecellen precies? Een typische foto-elektrochemische cel is opgebouwd uit een fotoanode die halfgeleidend is samen met een metaalkathode die onder is gedompeld in een elektrolyt. Een aantal foto-elektrochemische cellen maken simpelweg elektrische energie, terwijl anderen cellen waterstof zullen maken in een proces dat erg veel gelijkenis vertoond met de elektrolyse van water. Wat de opbrengst van een zonnecel zal zijn hangt af van een aantal verschillende aspecten zoals bijvoorbeeld: de breedte van de energiekloof (band gap) tussen de geleidingsband en de valentieband en de aard van de energiekloof: is deze direct of juist indirect.