De term “bandgap” (of “bandkloof” in het Nederlands) verwijst naar een fundamenteel concept in de halfgeleiderfysica. Het beschrijft de energiekloof tussen de valentieband en de geleidingsband van een materiaal. Deze twee banden zijn energieniveaus waarop elektronen in een materiaal kunnen verblijven.
Hier is een eenvoudige uitleg:
- Valentieband: Dit is de energieband waarin elektronen zich normaal gesproken bevinden wanneer ze gebonden zijn aan atomen. Wanneer deze band volledig gevuld is met elektronen, kan het materiaal geen elektriciteit geleiden.
- Geleidingsband: Dit is een hoger energieniveau waarin elektronen vrij kunnen bewegen door het materiaal, waardoor het elektriciteit kan geleiden.
- Bandgap: De energiekloof of het verschil tussen de valentieband en de geleidingsband. Als een elektron voldoende energie krijgt (bijvoorbeeld door absorptie van een foton), kan het van de valentieband naar de geleidingsband springen en het materiaal geleidend maken.
De grootte van de bandgap bepaalt veel eigenschappen van het materiaal, waaronder:
- Elektrische geleidbaarheid: Materialen met een grote bandgap zijn meestal isolatoren, terwijl materialen met een kleine of geen bandgap geleiders zijn. Halfgeleiders hebben een bandgap die tussen die van isolatoren en geleiders in ligt.
- Optische eigenschappen**: De bandgap bepaalt welke golflengtes (of kleuren) van licht een materiaal kan absorberen. Dit is cruciaal voor zonnecellen, omdat de bandgap bepaalt welke delen van het zonnespectrum effectief kunnen worden omgezet in elektriciteit.
In de context van zonnepanelen en fotovoltaïsche cellen is de bandgap bijzonder belangrijk. Het kiezen van een materiaal met een optimale bandgap zorgt ervoor dat de zonnecel een zo groot mogelijk deel van het zonnespectrum kan benutten, wat de efficiëntie van de cel verhoogt.
