foto-elektrisch effect
Wanneer twee geleidende platen via een gelijkspanningsbron verbonden zijn zal een van de twee een positieve lading krijgen en de andere een negatieve lading. Valt er licht op de negatieve plaat, dan worden er elektronen uitgezonden , waardoor er een stroom gaat lopen in het circuit. Dit is het foto-elektrisch effect. Dit gebeurt echter niet als het invallende licht een te lage frequentie heeft, ook al is de lichtsterkte nog zo groot. Dit effect is niet te verklaren met de klassieke Wetten van Maxwell van elektromagnetisme die stelt dat licht is opgebouwd uit golven. Het foto-elektrisch effect heeft aan het begin gestaan van het besef van de dualiteit van golven en deeltjes.
Hiervoor is een formule geschreven:
Ek = hf – W
Waarbij :
Ek = de kinetische energie van het losgeslagen elektron
h = de constante van Planck = 6,63 × 10-34 J s
F = de frequentie van het licht
hf = de energie van een invallend foton
W = de energie (werkfunctie) die nodig is om het elektron vrij te maken uit de geleidende plaat.
De constante van Planck ( zie figuur 2 ), aangeduid met ℎ, is een natuurkundige constante die voorkomt in alle vergelijkingen van de kwantummechanica. De constante is later vernoemd naar de natuurkundige Max Planck, die deze constante in 1900 invoerde bij zijn verklaring van de straling van zwarte stralers. De constante heeft de waarde:
h= (96,6260693 ±0,0000011) x 10-34J.s
bron 4
Lichttransmissie in zonnecellen.
Als er licht op de zonnecel valt , zal het op het scheidingsvlak gesplitst worden in een gedeelte dat doorgaat en in een gedeelte dat wordt gereflecteerd. De transmissie (t) en reflectie (r) worden bepaald door een aantal factoren
- De hoek van inval
- De stand van het polarisatievlak van de invallende bundel ten opzichte van het grensvlak en de optische materiaaleigenschappen
Als er geen licht wordt geabsorbeerd , geldt
t + r = 1
Meestal hebben we niet met 2 maar met meer media te maken. Een zonnecel bestaat meestal uit meerdere lagen glas.
Doordat het glas vuil en ruw wordt daalt het rendement van de zonnecel . Het rendement (Ƞ) daalt gemiddeld met ongeveer 10 %.
Lichtabsorptie.
Als het licht eenmaal is binnengekomen treed er altijd absorptie op. Deze kan gering zijn, zoals bij water en glas , of zeer groot zoals bij een metaal . Pas in dikkere lagen ( centimeters of decimeters)
Is de absorptie bij glas merkbaar. Als we absorptie meerekenen wordt de formule :
a + t = r = 1
waarbij a voor absorptie staat.
Absorptie is afhankelijk van de golflengte ( frequentie) van het licht . soms treedt bij specifieke golflengten absorptie op:dat noemen we lijnabsorptie. Daarnaast treffen we vaak absorptiebanden aan,bredere golflengtegebieden of continue absorptie, absorptie over een groot aantal golflengten. Bij het absorptieproces wordt een elektron door een foton van het licht in een hogere energietoestand gebracht. De daartoe benodigde fotonen worden aan de lichtbundel onttrokken. Feitelijk is dit een toevalsproces .De elektronen uit de hogere energietoestanden kunnen hun extra energie in de vorm van warmte afgeven , de elektronen vallen daarna in hun grondtoestand. Dit vindt plaats in de transparante lagen bovenin de zonnecellen. Bij andere stoffen kunnen de elektronen hun energie in de vorm van elektrische energie afgeven, zoals bij het fotogevoelige materiaal van een zonnecel gebeurt.
Maak jouw eigen website met JouwWeb