'Losstoten' van elektronen door fotonen

[Werner]

Ik ben mij voor mijn profielwerkstuk in het verdiepen in zonnecellen. (Nu hoop ik dat ik hier mensen tref met verstand op dit gebied 8) ). Hoe dan ook, het hele proces wordt uitgelegd op http://science.howstuffworks.com/solar-cell.htm. Nu wordt er hier doodleuk gezegd dat fotonen elektronen uit het kristallijne silicium stoten. Er wordt echter niet verteld WAAROM dit gebeurd. Zeer onbevredigend! Heeft iemand hier misschien een verklaring voor?

m.v.g.

Werner

[Anonymous]

Ik heb de term gevonden die hierbij past (in 't Engels): the photoelectric effect (= het met fotonen losstoten van elektronen). Misschien helpt dit?

(http://www.geocities.com/thesciencefiles/p...toelectric.html)

[JoostV]

Voor zover ik weet is dit "los stoten" niet helemaal het zelfde als bij het foto-electrisch effect. Hierbij wordt met een foton van de juiste frequentie een elektron uit het metaal "gestoten".

Wat gebeurt er bij fotovoltaïsche cellen? Een simpele voorstelling.

Thermische excitatie(zonnestralen) kunnen, indien ze de juiste minimale frequentie hebben, een elektron in de valentie band(energie niveau waar electronen niet kunnen geleiden) van een n-type halfgeleider, naar de geleidingsband(waar ze wel kunnen geleiden) helpen. Dit proces laat een gat(hole +lading) achter in de valentie band(Zeg maar, waar gaten wel kunnen geleiden). Dit gat is een "minderheids drager".

Het extra elektron in de geleidingsband is, omdat er al wat elektronen zitten, niet van een dergelijk grote invloed als het extra gat in die valentie band. In een n-type halfgeleider is een gat namelijk de minderheids drager. De stroom die loopt in fotovoltaïsche cellen wordt verzorgd door minderheids dragers.

Er is hier natuurlijk nog meer over te vertellen, maar, dit verklaart in ieder geval het los stoten.

Groeten, Joost

edit:

Ik lees het nu net op Howstuffworks, maar daar staat best een aardige uitleg over hoe zo'n ding werkt.

Het proces dat ik beschreef wordt samen gevat tot

"When light, in the form of photons, hits our solar cell, its energy frees electron-hole pairs"

Dus daar kun je mijn verhaal in vullen.

Groeten,

Joost

[Werner]

Bedankt voor de reactie... Ik ben alleen nog NOOIT iets in de zin van valentieband/geleidingsband tegengekomen. Het atoommodel met de schillen (of energieniveau's) is mij bekend. Ook de drang van een atoom om een VOLLE schil te krijgen snap ik. Maar nu deze valentieband/geleidingsband? Hoe moet ik me dat voorstellen, als een stel extra schillen? Sorry hoor, ik ben het écht even kwijt

m.v.g.

Werner

[Elmo]

De geleidingsband en valentieband zijn geen atomaire eigenschappen. Het zijn stof-eigenschappen. Wanneer je een materiaal neemt, bijvoorbeeld silicium, en je kijkt naar de electronen die rond de kern van elk van de Si atomen zitten, dan zal je zien dat deze niet meer allemaal rond de kern blijven als je een Si kristal maakt. Doordat elk Si atoom bindingen aangaat met zijn buur atomen, blijven er electronen over. Deze electronen vormen een zogenaamde "zee van vrije electronen". Nou is het in het geval van silicium zo dat deze electronen allemaal aan een bepaalde energie-voorwaarde voldoen, waardoor ze niet kunnen bijdragen aan geleiding. Ze vormen de zogenaamde valentieband:



In dit plaatje (energie in de vertikale richting) zitten ze dus allemaal onderin, in de valence band = valendieband

Als je nu geleiding wil in dit materiaal wil, dan moet je zo'n electron voldoende energie geven zodat deze over de "bandgap" springen kan en in de "geleidingsband" komen kan. De grootte van de bandgap bepaald dus hoe lastig dit is en wordt gebruikt om aan te geven of een materiaal een geleider (bandgap=0), halfgeleider (0<bandgap<5 eV) of isolator (bandgap>5 eV) is. Silicium heeft een bandgap van 1 eV en is dus een halfgeleider.

[Werner]

De quote komt van http://home.tiscali.be/rutgerclaes/eindwer...e_geleiding.htm...

2.1 Geleidingselektronen

Als een elektron door invloeden van buitenaf los raakt van de atoomkern en vrij door de materie kan bewegen wordt dat elektron een geleidingselektron of vrij elektron genoemd. Het zijn deze elektronen die als ladingsdrager verantwoordelijk zijn voor de geleiding van elektrische stroom.

In een geïsoleerd atoom heeft elk elektron een zeker energieniveau. Afhankelijk van dat energieniveau gaat het elektron zich op een bepaald energieniveau bevinden op een bepaalde afstand van de atoomkern. Als er een grote hoeveelheid van deze energieniveaus zeer dicht bij elkaar liggen gaan deze energieniveaus over in één energieband (= een verzameling van zeer dicht bij elkaar liggend niveaus).

Wat bedoelen ze hiermee: "zeer dicht bij elkaar liggende niveaus"? Zijn dat energieniveause met hoeveelheden energie die dicht bij elkaar liggen, of stralen die dicht bij elkaar liggen? Hoe zit dat nou precies?

Sorry dat ik niet zo op de hoogte ben... Het middelbaar onderwijs is niet meer wat het geweest is

m.v.g.

Werner

[JoostV]

Hier is een mooi verhaaltje.

Kijk naar paragraaf 1.1.1.

http://home.scarlet.be/~filipdes/Deelversl...slag_planck.pdf

De energie niveaus waarover gesproken wordt zijn mogelijke energieën die elektronen kunnen hebben. Als twee van die niveaus dicht bij elkaar liggen, dan wordt daarmee bedoeld dat de energie niveaus een niet veel van elkaar verschillende energie vertegenwoordigen.

Dus twee elektronen kunnen, in het geval van twee zeer dicht bij elkaar liggende niveaus, een energie hebben die zeer weinig van elkaar verschild.

"Het middelbaar onderwijs is niet meer wat het geweest is"

Ik heb zelf nooit VWO gedaan(Havo-HBO-WO), maar ik vraag me af of er ooit een periode is geweest dat er bandentheorie werd uitgelegd op het VWO.

Groeten,

Joost Vermeulen

[Werner]

Die link is écht handig! Bedankt! Nu ben ik een beetje met Pauli gaan knoeien (om 't uit te kunnen leggen moet je het natuurlijk eerst snappen). Nu ben ik een aantal moeilijkheden tegengekomen (lastig Engels is oorzaak nummer 1).

- Quantumgetal 1 (n): staat voor het energieniveau waarin het elektron zich bevindt.

- Quantumgetal 2 (l): de vorm van de baan die het elektron beschrijft om de kern

- Quantumgetal 3 (m): de positie van de baan ...

- Quantumgetal 4 (ms): de draaing om eigen as van het elektron

(Correct me if I'm wrong)

Wat gebeurt er nou precies als TWEE elektronen met dezelfde quantumnummers (uiteraard uit verschillende atomen) dichtbij elkaar komen? Krijgen ze dan op één of andere manier andere quantumgetallen zodat ze toch bij elkaar in de buurt kunnen blijven? Please help!

b.v.d.

Werner

[Werner]

Hmmm, sorry voor quantumgetal 2... Ik zit nog helemaal met m'n hoofd in het Bohr-atoommodel... Ik geloof dat het het nummer (of vorm) van de waarschijnlijkheidswolk l (L) moet zijn?

[Werner]

Ik heb, wat ik ervan snap, uitgeschreven in een documentje. Gelieve wat commentaar te geven.

Document

m.v.g.

Werner