2.g Studieretningsopgaven [navn fjernet] 2.f Rødovre Gymnasium
Side 3 af 19
- Polymere celler:
De er bygget på ledende polymerer, og de er billige at fremstille.
- Fotoelektrokemiske celler:
De er også kaldet PEC (Photo Electrochemical Cell), som består af to elektroder, med en elektrolyt i
mellem. Den ene elektrode i cellen er bundet til et farvestof, det kunne være TiO
2
som er farvestof i
hvid maling, men ved at benytte forskellige farvestoffer, skaber man forskellige elektriske
egenskaber. Derfor kan man skabe sin solcelle så de passer i form og farver, efter hvordan man skal
bruge dem til.
De traditionelle solceller blev først udviklet i rum-industrien, hvor det ville være for tungt for en satellit at
have et batteri, så i stedet fik de store paneler af solceller, og vi kender også solcellerne fra lommeregner
med solcellepaneler, som ikke behøver batteri. Disse typer celler er lavet af grundstoffet silicium, som er
det samme grundstof man laver mikrochips i computerindustrien. Solceller der er lavet af silicium er gode
til at udnytte solens energi, da den kan omdanne 15-20 % af solens energi til elektrisk energi.
Solcellens struktur
Vi skal se på hvordan en krystallinsk celle fungerer. De er opbygget af halvleder materialer silicium, derfor
ser vi på et siliciumatom, som har atomnr. 14 og står i 4. hovedgruppe dvs. den har 4 elektroner på den
yderste skal. Når disse 4 elektroner indgår i en elektronparbinding med en elektron fra et andet silicium,
dannes der en perfekt siliciumkrystal. Elektronerne er fastlåst i denne krystallinsk struktur, og kan ikke
bevæge sig frit omkring, derfor er silicium en dårlig leder. Så man ændre forholdet ved forurening af disse
krystaller med bor, som har atomnr. 5, og står 3. hovedgruppe, og phosphor, som har atomnr. 16 og står i
5. hovedgruppe. Der sker en diffusionsproces, hvor den ene side af krystallen bliver enkelte siliciumatomer
erstattet med bor, og ligeledes på den anden side bliver enkelte siliciumatomer også erstattet af phosphor.
Dette medfører at der kun er 3 elektroner i den yderste skal, så der mangler elektroner til bindingerne. Det
er derfor ledige pladser for elektroner og huller i krystallen, som man kalder p-type silicium fordi den er
positiv ladet.
Ved at dope siliciumkrystallen med phosphor, fremkommer der 5 elektroner i den yderste skal, så der bliver
elektroner i overskud, når bindingerne etableres som kan bevæge sig frit omkring. Denne krystal kaldes
derfor n-type silicium, da den er negativt ladet, men krystallen er stadig elektrisk neutral, fordi de ekstra
elektroner i n-typen modsvares af de ekstra protoner i phosphor. Tilsvarende modsvares de manglende
elektroner (huller) af de manglende protoner i bor.
P- og n-typen har en fælles grænseflade, som hedder pn-overgang.
N-siden bliver svagt positivt ladet imens p-siden bliver svagt negativt ladet, når p-type silicium støder
sammen med n-type silicium, vil nogle frie elektroner fra n-typen hoppe over i ”hullerne” i p-typen. Dette
skaber et elektrisk felt, som bliver så stort, at elektronerne ikke kan hoppe fra n til p, så siderne er blevet