Hoe werkt een zonnecel?

Een PV (PhotoVoltaic) zonnecel haalt elektriciteit direct uit het zonlicht door middel van eigenschappen van diverse (bewerkte) materialen. De ontwikkeling van zonnecellen is nog steeds in volle gang, rendementen gaan omhoog en prijzen gaan nog wat zakken. Hieronder gaan we iets dieper in op de werking van een fotovoltaïsche cel.

Als u kijkt naar de dwarsdoorsnede van een zonnecel, dan ziet u verschillende laagjes. In werkelijkheid zijn zonnecellen van dit type ongeveer 1 millimeter dik, de afbeeldingen zijn dus niet in verhouding.
Aan de boven- en onderkant zit een metalen contact waar positieve elektronen (holes) en negatief geladen elektrons doorheen kunnen stromen. Daartussen zitten meerdere lagen, maar we beginnen met het zonlicht dat aan de bovenkant het zonnepaneel binnendringt.

Licht bevat heel veel energie in de vorm van onder andere fotonen en elektronen. Zonlicht belandt in de absorptielaag van de zonnecel en wordt opgesplitst in positief en negatief geladen elektrons.

De rode stip is een negatief geladen elektron en de blauwe elektron is positief (hole). In de zonnecel zitten twee lagen, n-type en p-type. n-type is negatief, p-type is positief en het materiaal is Silicium dat door bewerking (doped) een n-type of een p-type wordt.

De rode negatieve elektron wordt opgevangen in de n-type Silicium laag en de blauwe positieve elektron gaat naar het p++-type Si. Op het moment dat het lichtcircuit open wordt gezet, zoekt de rode elektron het blauwe elektron weer op. De stroom komt letterlijk op gang, in dit geval gaat de aangesloten lamp branden. Als de elektronen weer samen komen, verdwijnen ze via het grondcontact van het zonnepaneel.

De energie, afkomstig van de zonnepanelen, kan natuurlijk ook worden opgeslagen in batterijen of via omvormers direct gebruikt worden voor overige elektrische consumptie.