Fotovoltaïsch effect

Het fotovoltaïsch effect is het fenomeen waarbij spanning (of een elektrische stroom) wordt opgewekt in een materiaal als gevolg van blootstelling aan licht. Dit effect ligt aan de basis van de werking van zonnecellen, die zonne-energie omzetten in elektriciteit.

Hoe het fotovoltaïsch effect werkt:

1. Absorptie van licht: Wanneer een materiaal (vaak een halfgeleider zoals silicium) wordt blootgesteld aan licht, kunnen de fotonen in dat licht voldoende energie overdragen aan de elektronen in het materiaal om ze uit hun normale positie te “losmaken”.
2. Creatie van elektron-gatparen: Door deze energieoverdracht wordt een elektron ‘vrij’ en laat het een ‘gat’ achter op de plaats waar het oorspronkelijk was. Dit proces creëert een “elektron-gatpaar”.
3. Beweging door een elektrisch veld: In een zonnecel wordt een intern elektrisch veld gecreëerd (vaak door het gebruik van p- en n-type halfgeleidermaterialen). Dit veld drijft de vrije elektronen naar de ene kant van de cel en de gaten naar de andere kant.
4. Stroomopwekking: Wanneer een extern circuit op de zonnecel wordt aangesloten, kan de beweging van deze elektronen en gaten door het materiaal een elektrische stroom genereren, die vervolgens kan worden gebruikt om elektrische apparaten van stroom te voorzien of voor opslag.

Het fotovoltaïsch effect verschilt van het foto-elektrisch effect, waarbij elektronen volledig uit een materiaal worden uitgestoten wanneer het wordt blootgesteld aan licht van voldoende energie. In het fotovoltaïsch effect blijven de elektronen binnen het materiaal en dragen ze bij aan een elektrische stroom.

De ontdekking en het begrip van het fotovoltaïsch effect hebben geleid tot de ontwikkeling van zonnecellen en zonnepanelen, die nu wereldwijd worden gebruikt voor de productie van duurzame elektriciteit uit zonne-energie.