Het werkingsprincipe van zonnepanelen

Zonnepanelen zijn apparaten die zonne-energie omzetten in elektrische energie. Hun werkingsprincipe is gebaseerd op het fotovoltaïsche effect dat wordt waargenomen in halfgeleiders.

Zonnepanelen zijn opgebouwd uit verschillende zonneceleenheden (vaak gebruikmakend van op silicium-gebaseerde halfgeleidermaterialen.) die in serie of parallel zijn verbonden.

Gewoonlijk zijn de gebruikte materialen van monokristallijn silicium. Elk siliciumatoom heeft 4 valentie-elektronen en bij "dotering" (dat wil zeggen met fosfor en/of boor) wordt een halfgeleider van het P--type gecreëerd (waarbij gaten de belangrijkste ladingsdrager zijn) samen met een halfgeleider van het N--type, waarbij vrije elektronen de drager zelf zijn en worden gevormd in combinatie met beide lagen, dat wil zeggen altijd dichtbij de kruising van de twee.

Wanneer zonlicht (samengesteld uit fotonen) het oppervlak van het zonnepaneel raakt, worden de fotonen opgenomen door de atomen van het halfgeleidermateriaal.

De PN-overgang creëert een intern elektrisch veld dat ervoor zorgt dat de lading in een gerichte manier beweegt, waardoor spanning wordt gegenereerd. Wanneer beide uiteinden van een batterij via een draad zijn aangesloten op een belasting (bijvoorbeeld een gloeilamp/elektrisch apparaat), bewegen de elektronen van het N-gebied via het externe circuit naar het P-gebied en is gelijkstroom het resultaat.

De hoeveelheid stroom die wordt gegenereerd, is afhankelijk van de lichtintensiteit, de oppervlakte op het oppervlak van de zonnecel en de efficiëntie van het gebruikte materiaal.