Home / De voordelen van zonnepanelen / Het foto-elektrische effect – basisprincipe van zonnepanelen
foto elektrisch effect
De benutting van het foto-elektrische effect door een zonnestroominstallatie

Het foto-elektrische effect – basisprincipe van zonnepanelen

Het foto-elektrische effect is de basis van de zonnestroomproductie. Hoewel het foto-elektrische effect reeds in de 19e eeuw werd ontdekt, kon het pas in de 20e eeuw onder andere door Albert Einstein fysisch worden verklaard. Het foto-elektrische effect wordt door zonnepanelen gebruikt om licht in elektriciteit om te zetten.

Foto-elektrisch effect: Ontdekking van het effect en zijn fysieke verklaring

Het foto-elektrische effect werd ontdekt in 1839 door Alexander Edmond Bequerel. Tijdens een experiment ontdekte hij dat tussen twee elektrolytische cellen een licht-afhankelijke stroom ontstond. Dit foto-elektrische effect werd in de volgende decennia onder andere door Heinrich Hertz en W. Hallwachs (1887), verder beschreven. Onder andere onderzochten zij de manier waarop geladen deeltjes (elektronen) een materiaal verlaten (Hallwachs effect of foto-emissie effect). Later betrok Albert Einstein het foto-elektrische effect in zijn licht-kwantumtheorie.

Dankzij zijn onderzoek aan het licht-kwantumeffect in 1905, waarvoor hij in 1921 de Nobelprijs ontving, kon het foto-elektrische effect fysisch worden verklaard. In zijn theorie is licht niet alleen een golf, maar heeft het ook deeltjeskenmerken („het dualisme van het golfdeeltje“). De zogenaamde „fotonen“ hebben een bepaalde energielading. Een foton kan zijn energie aan andere deeltjes overdragen. Deze energie kan voor verschillende processen, onder andere voor de opwekking van stroom door zonnepanelen worden gebruikt. De eerste aangewezen zonnepanelen werden gebruikt in de ruimte om satellieten van stroom te voorzien.

Zonnecellen gebruiken het foto-elektrische effect voor de opwekking van stroom

In zonnepanelen wordt elektriciteit opgewekt. De zonnecellen in zonnepanelen bestaan meestal uit silicium, een halfgeleidermateriaal. De halfgeleider wordt elektrisch geleidend, als hij aan licht of warmte wordt blootgesteld. Een zonnecel bestaat uit twee halfgeleiderlagen, die enerzijds overschot aan positieve ladingdragers en anderzijds een overschot aan negatieve lastendrager hebben. Dit wordt dotering genoemd.

Bij de overgang tussen beide lagen ontstaat een elektrisch veld, dat onder invloed van lichtinval de door het foto-elektrische effect vrijkomende deeltjes van de lading scheidt. Metaalcontacten geleiden de daardoor ontstane elektrische spanning. Als er een elektrisch apparaat aangesloten is, is de buitenste kring gesloten en stroomt er gelijkstroom. Voor toepassing in huishoudens wordt een omvormer toegepast die de gelijkstroom omzet in wisselstroom. De meeste huishoudelijke apparaten werken immers op wisselstroom.

Het belangrijkste voordeel van gebruik van zonne-energie voor het opwekken van stroom is de onbegrensde beschikbaarheid. Dankzij de sterk dalende prijzen worden zonnepanelen voor steeds meer huishoudens een mogelijkheid om energie en het milieu te sparen. Als u hierover meer wilt weten kunt u contact opnemen met ervaren leveranciers.