PN-junction van een zonnecel

[BramS]

Ik probeer er al voor een lange tijd achter te komen hoe een zonnecel met een pn-junction precies werkt. Ik volg het verhaal wel, maar ik vind toch nog iets onlogisch.

Door het bij elkaar brengen van het p- en n-type gedoopt silicium, zullen elektronen van n naar p gaan. Daardoor zal p negatief geladen worden. Er ontstaat dus een elektrisch veld op deze overgang. Komt er nu een foton en maakt deze een elektron los van de negatief geladen p-kant, dan zal het elektron onder invloed van het elektische veld naar de n-kant gaan, waardoor er een stroom ontstaat.

MAAR: wat ik nu niet snap is het volgende: het elektron is eerder al van de n-kant daar de p-kant gegaan. Waarom zou het nadat het wordt losgemaakt door een foton nu opeens weer terug willen naar de n-kant? Tuurlijk, het elektrisch veld is er, maar dat zou betekenen dat het elektron in het begin al niet naar de p-kant zou willen.

Wie kan mij helpen? Alvast bedankt!

[bram2]

De energie van het invallende foton maakt een nieuw elektron-hole paar in het overgangsgebied tussen p en n (=depletiegebied). Voorheen was dit elektron gebonden aan de atoomkern en dus niet beweegelijk

[bram2]

Nog wat extra uitleg:

Als je een n en een p gebied samenbrengt, dan er elektronen van n -> p door diffusie. Doordat ze willekeurige bewegen zullen hoge concentraties van stoffen (of elektronen) zich verplaatsen naar plaatsen met lagere concentraties. (Je kan dit proefondervindelijk vaststellen door bv is in een zwembad te gaan pissen) Dit proces stopt uiteindelijk omdat ze wordt tegengewerkt door het E-veld dat hierdoor ontstaat.

Als er nu elektron-hole paren ontstaan, zullen deze dus inderdaad in de andere richting bewegen als de oorspronkelijke beweging van n->p omdat het nu niet meer diffusie is wat speelt , maar drift, dit is de beweging van ladingen onder invloed van een E-veld.

Hopelijk ben je met deze uitleg wat geholpen en anders vraag je maar wat nog onduidelijk is.

[BramS]

Okay, maar hoe draagt het foton aan energie bij zodat er een stroom gaat lopen? Kinetisch? Ik bedoel: het elektron gaat naar p, om daar door een atoom openomen te worden, om vervolgens toch weer door een foton losgemaakt te worden. Hoe draagt die stap nou bij tot het laten lopen van een stroom?

[bram2]

Okay, maar hoe draagt het foton aan energie bij zodat er een stroom gaat lopen? Kinetisch? Ik bedoel: het elektron gaat naar p, om daar door een atoom openomen te worden, om vervolgens toch weer door een foton losgemaakt te worden. Hoe draagt die stap nou bij tot het laten lopen van een stroom?

Elektron gaat naar n gebied. Dat is een goed geleiden gebied door de hoge dopering. Hier is dan bv een metaal aan vastgemaakt, dat de elektronen naar een verbruiker (bv een lamp) of een opslagmedium (bv batterij)

[DePurpereWolf]

Tis allemaal niet zo simpel, ik heb thuis nog een goeie tekst liggen over het geen, maar ik heb thuis geen internet. Als ik het niet vergeet neem ik het een keer mee.

Het gaat om de elektron/gat-diffusie, en elektron/gat-drift. Er zijn dus altijd twee stromen aanwezig in een pn-junctie.

Een normale pn-juntie zonder elektron generatie dmv licht is de diffusie en drift stroom in evenwicht.

Zonlicht, zorgt ervoor dat dat equilibrium verdwijnt, waardoor je een netstroom krijgt.

Geen compleet verhaal, als ik het niet vergeet neem ik het morgen mee, maar mischien dat de termen diffusion en drift je kunnen helpen met google.

Een goed boek:

[boek]013149726X[/boek]

[Gast044]

Doordat er een spanningbron opaangesloten is krijg je een stroomkring. Maar een gebroken, omdat een stuk een isolator is. Bij wisselwerking met het elektron zal het zijn energie overdragen en het elektron zal van de valentieband naar de geleidingsband verplaatsen (hogere energietoestand). Hierdoor ontstaat een gat in de valentieband. Het elektron dat ernaast zit kan dus zijn energie het gat opvullen. Waarna op een andere positie het gat ontstaat. Zo wordt de energie doorgegeven en loopt er een stroompje...

[Jocham]

Als je een n en een p gebied samenbrengt, dan er elektronen van n -> p door diffusie. Doordat ze willekeurige bewegen zullen hoge concentraties van stoffen (of elektronen) zich verplaatsen naar plaatsen met lagere concentraties. (Je kan dit proefondervindelijk vaststellen door bv is in een zwembad te gaan pissen) Dit proces stopt uiteindelijk omdat ze wordt tegengewerkt door het E-veld dat hierdoor ontstaat.

Volgens mij klopt dit niet helemaal, aangezien de concentratie electronen gelijk is bij het naar elkaar brengen van de 2 materialen. en vervolgens volgt er een dis balans waardoor er een electrisch veld ontstaat.

De verplaatsing van electronen is naar mijn weten doordat de electronen uit de N laag een gunstigere energie niveau kunnen bereiken in de P laag, dit proces gaat door totdat het meer energie kost om naar de P laag te gaan (door het electrisch veld) dan dat het oplevert. Een foton wat zijn energie aan een electron geeft brengt deze in de geleidingsband waardoor deze de weg van de gunstige energie volgt, richting de N laag.