Halfgeleider
Een halfgeleider verwijst naar het materiaal dat wordt gebruikt om zonne-energie om te zetten in elektriciteit. Het meest gangbare halfgeleidermateriaal dat in zonnepanelen wordt gebruikt, is silicium. Silicium is een intrinsieke halfgeleider, wat betekent dat het van nature een zeer beperkte geleidbaarheid heeft, maar dit kan worden verbeterd door het materiaal strategisch te “doperen” met andere elementen.
De belangrijkste component van een zonnepaneel is de fotovoltaïsche cel, ook wel PV-cel genoemd. Deze cel is meestal gemaakt van silicium, dat in een bepaalde configuratie wordt geplaatst om zonne-energie om te zetten in elektriciteit via het fotovoltaïsche effect. Het fotovoltaïsche effect treedt op wanneer fotonen (lichtdeeltjes) van de zon worden geabsorbeerd door de halfgeleider. Deze geabsorbeerde fotonen geven energie aan elektronen in het silicium, waardoor ze zich losmaken van hun atomen en zich door het materiaal kunnen verplaatsen. Dit creëert een elektrische stroom die kan worden gebruikt als elektrische energie.
Het proces van zonne-energieomzetting in zonnepanelen is gebaseerd op de bandstructuur van het halfgeleidermateriaal. In silicium, het meest gebruikte halfgeleidermateriaal in zonnepanelen, is er een energetische kloof tussen de valentieband en het geleidingsband. Wanneer fotonen met voldoende energie op het silicium vallen, kunnen ze elektronen in de valentieband naar het geleidingsband “stoten”, waardoor er een stroom van vrije elektronen ontstaat. Deze stroom vormt de basis van de elektriciteit die door het zonnepaneel wordt geproduceerd.
Bovendien kunnen zonnepanelen uit meerdere zonnecellen bestaan, die in serie en parallel zijn geschakeld om de gewenste spanning en stroomsterkte te bereiken. Hierdoor kunnen zonnepanelen elektriciteit genereren met een hogere spanning en stroomsterkte, wat geschikt is voor gebruik in huishoudens en industrieën.
Kortom, in de context van zonnepanelen is een halfgeleider, meestal silicium, het materiaal dat het fotovoltaïsche effect mogelijk maakt, waardoor zonne-energie wordt omgezet in elektriciteit voor praktisch gebruik.