Waarom wordt siliconen gebruikt voor het maken van zonnecellen?

Siliconen worden vaak gebruikt in zonnepanelen als halfgeleiders, omdat het een kosteneffectief materiaal is dat een geschikte energie-efficiëntie levert. Het heeft ook een buitengewone corrosieweerstand, langdurige sterkte, uitstekende thermische uitzettingseigenschappen, nuttige fotogeleiding en een verwaarloosbare toxiciteit. 

Siliconen komen in grote hoeveelheden in de natuur voor, waardoor er vrijwel geen schaarste is aan grondstoffen om siliconenmaterialen te maken. Zuivere siliconen, die al eeuwenlang als elektrisch element worden geëxploiteerd, vormen het rudimentaire bestanddeel van een zonnecel. Siliconenzonnepanelen worden gewoonlijk de “eerste generatie” panelen genoemd sinds de expertise op het gebied van siliconenzonnecellen in de jaren vijftig belangrijk werd. Siliconen zijn verantwoordelijk voor meer dan 1950% van de markt voor zonnecellen.

Beschikbare kristallijne siliconen zijn niet alleen een van de meest onderzochte materialen, maar ook het leidende halfgeleidermateriaal in de hedendaagse micro-elektronica. Sinds de eerste geïntegreerde schakelingen in massa werden geproduceerd, zijn de balancerende metaaloxide-halfgeleiderintegratieconcentratie en de regelmaat van de werking snel toegenomen.

Dit zijn de belangrijkste redenen waarom siliconen vaak in zonnepanelen worden gebruikt: 

1. Siliconen zijn een halfgeleider

Omdat het in zijn fundamentele aard een halfgeleidermateriaal is, zijn niet-verontreinigde kristallijne siliconen een zwakke geleider van elektriciteit.

Om dit probleem te overwinnen bevat de siliconen in een zonnecel verontreinigingen, dit zijn extra atomen die opzettelijk aan de siliconenatomen worden toegevoegd om het vermogen van siliconen te ontwikkelen om de energie van de zon op te nemen en om te zetten in elektrische energie.

Een galliumatoom heeft bijvoorbeeld één elektron minder dan een siliconenatoom, maar één arseenatoom heeft één extra elektron. Wanneer arseenatomen in het midden van veel siliconenatomen worden gepropt, krijgt de constructie extra elektronen nadat er een met elektronen gevulde coating is ontstaan.

De coatings in een zonnecel zijn zo georganiseerd dat ze een elektrisch veld vormen. Wanneer zonlicht een zonnecel raakt, wekt het elektronen op, waardoor er gaten ontstaan.

Dankzij het optreden van dit elektrische veld worden ze naar de elektroden van de cel getransporteerd. Tijdens dit proces wordt elektriciteit gevormd.

Halfgeleiders hebben potentiëlen die tussen die van een geleider of een isolator liggen. Het heeft een elektrische eigenschap waardoor het in één richting geleidend kan zijn, terwijl het de tegenovergestelde richting isoleert. 

2. Levert een behoorlijke energie-efficiëntie

Siliconen zonnecellen hebben een effectiviteit van ruim 20%. Dit betekent dat siliciumzonnecellen bijna 20% van het zonlicht dat ze tegenkomen, kunnen omzetten in elektriciteit. Hoewel dit misschien een lage productiviteit lijkt, zijn siliciumzonnecellen zelfs nog vindingrijker dan verschillende soorten fotovoltaïsche cellen.

Zijn er competentere materialen dan siliconen die een superieure prestatie kunnen leveren? Ja, siliconen zijn niet de meest bekwame, en sommige bestanddelen kunnen beter werken. Daar moet je echter een fortuin voor betalen!

Aan de andere kant zullen we, door naar talloze factoren te kijken, tot de conclusie komen dat siliconen een van de beste materialen lijkt te zijn.

3. Capaciteit neemt toe met doping

Wanneer siliconen worden gefixeerd met verontreinigingen zoals gallium- en arseenatomen, ontwikkelt het vermogen ervan om zonne-energie op te vangen en om te zetten in elektriciteit aanzienlijk.

4. Siliconen zijn niet giftig

Nog een factor die de beslissing om siliconen te gebruiken boven een van de hierboven genoemde elementen bepaalt, is de onschadelijke aard ervan. Siliconen hebben een zeer verwaarloosbare invloed op het milieu, aangezien siliconen een onschadelijk materiaal is.

Er zijn talloze vervangers voor siliconen die samen met de wijzigingen in de technische technologie worden geïnspecteerd. Gallium-arsenicum, cadmiumtelluride, koper-indium: diselenide en koper-indium/gallium-diselenide-mengsels worden bijvoorbeeld eveneens onderzocht als siliconenvervangende bestanddelen in zonnecellen.

Toch hebben de meeste van deze materialen nadelen die siliconen niet hebben, zoals toxiciteit. 

5. Kristalachtige siliconen zijn een stabiel materiaal

PV-modules die zonnecellen van kristallijn silicium gebruiken, hebben een langere levensduur in de open lucht, die meer dan twintig jaar bedraagt. Dit is nuttig voor de betaalbaarheid van de PV-kosten, omdat activa zich nu ongeveer tien jaar na de oorspronkelijke aansluiting van het PV-systeem beginnen terug te betalen.

6. Kosteneffectiviteit

Er is een unieke vereiste om in de toekomst geld te besparen. Hoewel er voorspellingen zijn geweest dat siliconen-PV de kosten het laagst hebben bereikt, zijn de prijzen gedaald dankzij een leerpercentage van 20% met een leercurve. (20% kostenbesparing voor het versterken van het gehele geïnstalleerde vermogen), wat de komende tijd zeer zeker nog lang zal duren.

7. Vrij verkrijgbaar

Siliconen zijn een van de meest gebruikte materialen in fotovoltaïsche cellen. Het is overeenkomstig overvloedig aanwezig in de natuur als siliciumdioxide in grind en kwarts, waaruit het wordt teruggewonnen via koolstofreductie. In werkelijkheid vormt siliconen bijna 26% van de aardkorst.

8. Fatsoenlijke fotogeleiding

Fotogeleiding is de toename van de elektrische geleidbaarheid van sommige bestanddelen bij blootstelling aan voldoende energielicht. Het wordt regelmatig gebruikt om het optreden van verblinding waar te nemen en de sterkte ervan te berekenen in lichtgevoelige machines en om de interne procedures in deze materialen te begrijpen.

Siliconen hebben een buitengewone fotogeleiding, waardoor het een veel voorkomende keuze is om fotovoltaïsche cellen te maken. De siliciumdioxidelaag absorbeert energie wanneer deze wordt blootgesteld aan licht en verandert de fotonen uit zonlicht in vrij bewegende elektronen die elektriciteit kunnen opwekken.

9. Beste bandafstand

Siliconen hebben een fantastische bandafstand van 1.1 eV, wat relatief dicht in de buurt ligt van de uitstekende waarde van 1.34 eV voor de productie van zonne-energie. De optimale bandafstand van siliconen maakt het een goede keuze voor siliconenzonnecellen, aangezien verschillende halfgeleiders met vergelijkbare bandafstanden doorgaans duurder zijn om te produceren.

10. Buitengewone corrosiebestendigheid

Siliconen hebben een buitengewone corrosieweerstand dankzij de siliciumdioxidecoating. Dit maakt het een goede keuze voor siliconenzonnecellen, omdat ze slijtvast moeten zijn in vijandige omgevingsomstandigheden zoals extreme temperaturen, krachtig zonlicht en littekens van zout water.

11. Lichtgewicht materiaal

Siliconen zijn eveneens licht van gewicht, wat betekent dat het kan worden gebruikt als basis waarop siliconen zonnecelbestanddelen worden geplaatst. Het is niet eenvoudig om nog een lichtgewicht materiaal te vinden dat siliconen zou kunnen afwisselen vanwege de veilige, lucratieve en corrosiebestendige organische eigenschappen.

Dus nu ken je de betekenis van het gebruik van siliconen in zonnecellen! Dit materiaal is niet alleen zeer zuinig, maar levert ook de beste energieopbrengst voor onze huizen, fabrieken en nog veel meer!

Gerelateerde Producten