hallo zusammen, ich hab ne frage, die mit dem prinzip der pv technik zusammen hängt und hoffe, dass sich vielleicht jemand findet, der sich schon damit auseinandergesetzt hat. In einem artikel in der bild der wissenschaft stand, dass bei einem pv modul nur die energie der photonen in strom umgewandelt werden kann, die ein Elektron gerade ein Energieband höher befördern. Photonen mit zuviel oder zuwenig Energie haben keine Wirkung.
Ich frage mich nun, was die Photonen genau anrichten, die zuviel Energie haben.
Danke!
band gap?
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thegermanguy
- Beiträge: 112
- Registriert: So 29. Mär 2009, 12:04
Re: band gap?
Hast du dir doch schon beantwortet: "Photonen mit zuviel oder zuwenig Energie haben keine Wirkung."
Das ist natürlich Quatsch - Energie kann weder erzeugt werden noch verloren gehen, sie wird lediglich in eine andere Form umgewandelt, das ist die Wirkung. Und da gibt es genau 2 ( In Worten: zwei ) Möglichkeiten: Entweder die Atome der Solarzelle werden in einer solchen Form angeregt, daß sie die Energie aufnehmen und als sichtbare Strahlung wieder abgeben, das ist das reflektierte Licht, oder aber die Atome werden so zum Schwingen angeregt daß die Strahlung in Wärme umgesetzt wird.
Ist leicht nachzuvollziehen, weil man Solarzellen sehen und anfassen kann, und Solarzellen machen eben aus einem erschreckend geringen Teil der aufgenommenen Stahlung Strom und alle anderen Materialien machen daraus eben nur Licht und Wärme.
Natürlich kann man jetzt noch den Sonderfall der kosmischen Höhenstrahlung betrachten, wobei hinreichend "harte" Strahlung einfach durch das Material hindurchgehen kann, aber wir reden in der Regel schon von Licht im sichtbaren Spektrum.
Das ist natürlich Quatsch - Energie kann weder erzeugt werden noch verloren gehen, sie wird lediglich in eine andere Form umgewandelt, das ist die Wirkung. Und da gibt es genau 2 ( In Worten: zwei ) Möglichkeiten: Entweder die Atome der Solarzelle werden in einer solchen Form angeregt, daß sie die Energie aufnehmen und als sichtbare Strahlung wieder abgeben, das ist das reflektierte Licht, oder aber die Atome werden so zum Schwingen angeregt daß die Strahlung in Wärme umgesetzt wird.
Ist leicht nachzuvollziehen, weil man Solarzellen sehen und anfassen kann, und Solarzellen machen eben aus einem erschreckend geringen Teil der aufgenommenen Stahlung Strom und alle anderen Materialien machen daraus eben nur Licht und Wärme.
Natürlich kann man jetzt noch den Sonderfall der kosmischen Höhenstrahlung betrachten, wobei hinreichend "harte" Strahlung einfach durch das Material hindurchgehen kann, aber wir reden in der Regel schon von Licht im sichtbaren Spektrum.
Re: band gap?
danke für die schnelle antwort thegermanguy, muss aber noch was nachschieben:
das heißt in einer gewissen band gap, eines gewissen materials wird die sonnenenergie zwar nicht ausschließlich, aber auch dazu verwendet elektronen zu "befreien". Der Rest wird reflektiert oder in wärme umgewandelt.
Kann man die band gap eigentlich als einen Wellenlängenbereich betrachten? und wenn die wellenlängen zu groß oder zu klein werden können sie aus irgendeinem grund die elektronen nicht mehr anregen. Hast du eine Ahnung warum? ich mein, dass die energie zu gering ist seh ich ein, aber dass sie zu hoch ist um die elektronen ein energieband höher zu befördern will mir irgendwie nicht in den kopf.
das heißt in einer gewissen band gap, eines gewissen materials wird die sonnenenergie zwar nicht ausschließlich, aber auch dazu verwendet elektronen zu "befreien". Der Rest wird reflektiert oder in wärme umgewandelt.
Kann man die band gap eigentlich als einen Wellenlängenbereich betrachten? und wenn die wellenlängen zu groß oder zu klein werden können sie aus irgendeinem grund die elektronen nicht mehr anregen. Hast du eine Ahnung warum? ich mein, dass die energie zu gering ist seh ich ein, aber dass sie zu hoch ist um die elektronen ein energieband höher zu befördern will mir irgendwie nicht in den kopf.
Re: band gap?
Ja da bist du auf dem richtigen Weg. Der Band gab oder Bandabstand einer Solarzelle (abhängig vom eingesetzten Halbleitermaterial) bestimmt das Mindestmass an Energie, dass ein Elektron benötigt um auf das sogenannte Leitungsband gehoben zu werden. Besitzt ein Photon zu viel Energie, wird zwar ein Elektron "befreit", die überschüssige Energie wird aber in Wärme umgesetzt, kann also nicht gewinnbringend genutzt werden.
Dabei ist weiter zu beachten, dass eine Solarzelle die unterschiedlichen Spektren (Wellenlängen) des Lichts unterschiedlich gut ausnutzen kann. Je höher die Wellenlänge also je blauer das Licht ist, desto schlechter kann eine Solarzelle dieses Licht einfangen. Das geht dann vergleichbar mit Röntgenstrahlung einfach durch die Solarzelle durch und gibt dabei keine Leistung ab. Der rote Bereich des Lichtes wird durch den Bandabstand begrenzt. Je roter das Licht, desto geringer die Energie eines einzelnen Photons, bis diese nicht mehr ausreicht ein Elektron zu "befreien"
Dabei ist weiter zu beachten, dass eine Solarzelle die unterschiedlichen Spektren (Wellenlängen) des Lichts unterschiedlich gut ausnutzen kann. Je höher die Wellenlänge also je blauer das Licht ist, desto schlechter kann eine Solarzelle dieses Licht einfangen. Das geht dann vergleichbar mit Röntgenstrahlung einfach durch die Solarzelle durch und gibt dabei keine Leistung ab. Der rote Bereich des Lichtes wird durch den Bandabstand begrenzt. Je roter das Licht, desto geringer die Energie eines einzelnen Photons, bis diese nicht mehr ausreicht ein Elektron zu "befreien"
Re: band gap?
Ja, das leuchtet ein, danke.
Die Band Gap wird oft in eV angegeben (z.B. für Silizium 1.1eV), was dann wahrscheinlich das Mindestmaß an Energie ist, das benötigt wird.
Aber ist es nicht mindestens genauso wichtig, wie groß der Bereich ist, also ab welchem "Maß" Energie bei der Umwandlung mehr oder weniger verschwendet wird. Oder besser gesagt ab welchem "Maß" eine Energieerhöhung nicht mehr zu einer Stromerhöhung führt. Also was mich verwirrt ist, dass ich doch einen Bereich brauche, um eine Aussage zu machen wie gut ein Material geeignet ist. Es reicht doch kein einzelner Wert?
Die Band Gap wird oft in eV angegeben (z.B. für Silizium 1.1eV), was dann wahrscheinlich das Mindestmaß an Energie ist, das benötigt wird.
Aber ist es nicht mindestens genauso wichtig, wie groß der Bereich ist, also ab welchem "Maß" Energie bei der Umwandlung mehr oder weniger verschwendet wird. Oder besser gesagt ab welchem "Maß" eine Energieerhöhung nicht mehr zu einer Stromerhöhung führt. Also was mich verwirrt ist, dass ich doch einen Bereich brauche, um eine Aussage zu machen wie gut ein Material geeignet ist. Es reicht doch kein einzelner Wert?