Hei. Er litt usikker på følgende oppgave:
Du skal lage et solcellepanel, og har valget mellom halvlederne germanium (energigap 0,67 eV), silisium (energigap 1,12 eV) og sinkoksid (ZnO, energigap 3,2 eV). Hvilke halvleder bør du velge? Begrunn svaret.
OK, her har jeg tenkt at for å få mest utbytte av lyset bør vi bruke det stoffet som har lavest energigap. Vi har at en solcelle kan aboserbere lys hvis frekvensen til lyset minst er lik energigapet i halvlederen delt på Plancks konstant:
[tex]f \geq \frac{E_{g}}{h}[/tex]
Altså ser vi at jo lavere [tex]E_{g}[/tex] er, jo flere frekvenser vil gi lysabsorbering.
I fasiten står det imidleritd at vi bør velge silisum. Det står også "Hint: Du er interessert i å utnytte mest mulig av sollyset, men samtidig kan hvert foton bare eksitere et elektron."
Jeg forstår ikke helt hva dette har å si for resonneringen min. Slik jeg ser det er det jo nettopp med germanium at vi får mest utbytte av sollyset. Tror ikke jeg helt forstår hva som menes med " samtidig kan hvert foton bare eksitere et elektron", og hvorfor det skulle ha noe å si i dette tilfellet.
Dersom noen kan forklare dette til meg ville jeg satt veldig stor pris på det!
Fysikkspørsmål - solceller og halvledere
Moderators: Aleks855, Gustav, Nebuchadnezzar, Janhaa, DennisChristensen, Emilga
Må man ikke her vite noe om frekvensfordelingen til sollyset..(altså sannsynlighetsfordelingen til frekvensen til et foton fra sola) Hvis man tar utgangspunkt i n antall fotoner, som følger denne fordelingen, kan man vel beregne hva som gir mest energi... Kjenner du fordelingen kan du jo beregne forventet antall fotoner som overstiger de nødvendige frekvensene, og deretter multiplisere dette antallet med energien hvert foton bidrar til.
-
mstud
- Grothendieck
- Posts: 825
- Joined: 14/02-2011 15:08
- Location: Matteboken (adresse kun gyldig i semesteret) :)
Sollyset har vel i hovedsak fra ultrafiolett stråling til synlig lys, den infrarøde strålingen er mindre energirik og vil antakelig dermed ikke gi så stort utbytte i et solcellepanel.krje1980 wrote:plutarco - det du sier virker veldig logisk. Men det står ikke mer i oppgaven enn dette (går gjennom vgs fysikk, så er det er begrenset hvor dypt det går).
Hintet i boken kan jo tyde på at det er noe med selve stoffene som er årsaken.
At hvert elektron bare kan eksitere ett elektron gjør jo at fotonet ikke trenger mer energi enn at et elektron "løsner" fra ett atom i solcellepanelet.
Hvis jeg hadde funnet noe om energinivåene i silisium & germanium eller hvor stor energi som skal til for å løsrive et elektron fra hvert av disse atomene kunne jo det kanskje fortelle noe.
Det er bedre å stille et spørsmål og ikke få et svar, enn å ikke stille et spørsmål og ikke få et svar.
Det aller beste er enten:
å stille et spørsmål og få et svar
eller
å ikke stille et spørsmål og få et svar.
Det aller beste er enten:
å stille et spørsmål og få et svar
eller
å ikke stille et spørsmål og få et svar.
-
mstud
- Grothendieck
- Posts: 825
- Joined: 14/02-2011 15:08
- Location: Matteboken (adresse kun gyldig i semesteret) :)
Sitat fra engelsk wikipedia:
http://en.wikipedia.org/wiki/Photoelectric_effect
Siden [tex]f=\frac{E_g}{h}[/tex] vil en lav frekvens på lyset gjøre at energien til fotonet er for lav til å gi noe utslag i solcellepanelet.
Jeg fant at de fleste grunnstoffer med høyere atomnummer krever ultrafiolett stråling for at elektronet skal løsne: http://physics.info/photoelectric/
http://en.wikipedia.org/wiki/Photoelectric_effect
Der er en terskelverdi for hvor lav energi fotonet kan ha for at et elektron skal kunne løsne fra atomet. Løsner ikke et elektron, kan det ikke være med i transporten av ladning. Systemet med "hull" og ladning som beveger seg er jo avhengig av frie elektroner.The photoelectric effect requires photons with energies from a few electronvolts to over 1 MeV in high atomic number elements.
Siden [tex]f=\frac{E_g}{h}[/tex] vil en lav frekvens på lyset gjøre at energien til fotonet er for lav til å gi noe utslag i solcellepanelet.
Jeg fant at de fleste grunnstoffer med høyere atomnummer krever ultrafiolett stråling for at elektronet skal løsne: http://physics.info/photoelectric/
Later experiments by others, most notably Robert Millikan (1865-1953), found that light with frequencies below a certain cutoff value, called the threshold frequency, would not eject photoelectrons from the metal surface no matter how bright the source. These result were completely unexpected. Given that it is possible to move electrons with light and given that the energy in a beam of light is related to its intensity, classical physics would predict that a more intense beam of light would eject electrons with greater energy than a less intense beam no matter what the frequency. This was not the case, however.
Results of a Typical* Photoelectric Experiment:
Red light does not eject photoelectrons (even if it is extremely bright).
Green light does eject photoelectrons (even if it is extremely dim).
Blue light ejects photoelectrons with more energy than green light (even if it is extremely dim).
*: Actually, maybe these results aren't all that typical. Most elements have threshold frequencies that are ultraviolet and only a few dip down low enough to be green or yellow like the example shown above. The materials with the lowest threshold frequencies are all semiconductors. Some have threshold frequencies in the infrared region of the spectrum.
Det er bedre å stille et spørsmål og ikke få et svar, enn å ikke stille et spørsmål og ikke få et svar.
Det aller beste er enten:
å stille et spørsmål og få et svar
eller
å ikke stille et spørsmål og få et svar.
Det aller beste er enten:
å stille et spørsmål og få et svar
eller
å ikke stille et spørsmål og få et svar.
Etter å ha oppfrisket kunnskapen om bølgelengder til synlig lys har jeg kommet frem til følgende: Vi vet at synlig lys tilsvarer bølgelengder mellom 400nm og 700nm, dette tilsvarer energier mellom 1.77eV og 3.1eV. Altså vil alle fotonene ha nok energi til å eksitere elektroner i germanium og silisum. Ingen fotoner kan eksitere elektroner i sinkoksid.
Siden vi får utnyttet mer energi ved å eksitere elektroner fra silisium bør dette velges som halvleder.
Siden vi får utnyttet mer energi ved å eksitere elektroner fra silisium bør dette velges som halvleder.
