De werking van zonnecellen berust op de werking van halfgeleiders. In een halfgeleider zit een elektron normaal gesproken vast aan het atoom, in de zogenaamde valentieband. De energie van een elektron is dan lager dan (energie valentieband).Wanneer het elektron echter een bepaalde hoeveelheid energie krijgt, door bv. licht te absorberen, kan het naar de geleidingsband gaan. Tussen de valentieband en geleidingsband bevindt zich een verboden energiegebied waar het elektron zich niet kan bevinden, dit wordt de bandgap genoemd. Licht bestaat uit fotonen met energie Slechts fotonen met dezelfde energiewaarde als de bandgap, kunnen gebruikt worden om elektronen in de geleidingsband te brengen. Dit betekent, dat alleen licht van een bepaalde golflengte geabsorbeerd wordt.
Omdat de bandgap van de halfgeleider silicium overeen komt met een veel voorkomende golflengte, wordt het vaak gebruikt om zonnecellen te maken. Een nadeel van silicium is echter dat het snel oxydeert, waardoor er een isolerend laag ontstaat, die de elektrische geleiding belemmerd. is een halfgeleider dat al geoxydeerd is. Het heeft echter een grote bandgap, waardoor slechts ultraviolet licht geschikt is voor absorptie. Omdat ultraviolet licht niet veel voorkomt in het zonnespectrum, zal een -cel een laag rendement hebben. Door organische kleurstoffen in een dun laagje op de aan te brengen, kan zichtbaar licht geabsorbeerd worden. In de kleurstof kan een elektron aangeslagen worden, de halfgeleider heeft nu als functie de elektronen af te voeren.
Maartje en Sanne hebben zelf twee -zonnecellen (vergelijkbaar met -cellen) gemaakt, met en zonder kleurstof. Eerst hebben ze op een glasplaatje een geleidend laagje pasta van F en aangebracht (niet op de randen). Dit gaat 12 uur de oven in op 400° -450° C. Vervolgens hebben ze het een uur in de kleurstof gelegd (bij het maken van de zonnecel zonder kleurstof is dit niet nodig). Op een andere glasplaatje worden de randen beplakt met 4 kleinere glasplaatjes. Hierbij wordt een dun richeltje opengelaten, zodat hier twee buisjes in kan liggen. M.b.v. secondelijm wordt dit geheel op het glasplaatje met de geleidende laag bevestigd. De zijkanten van beide glasplaatjes zijn ingesmeerd met zilvercoat. Twee elektriciteitssnoertjes worden aan de zijkanten bevestigd met tape. De draadjes in het plastic van de snoertjes worden met zilvercoat op het zilvercoat van de zijkanten geplakt. Tenslotte wordt met een injectienaald elektrolyt (jood-oplossing) in één van de twee buisjes gespoten, uit het andere buisje komt dan lucht.
Met de twee zelfgemaakte cellen en een silcium-cel, hebben Maartje en Sanne metingen gedaan, om de eigenschappen van de cellen te bestuderen. Aangezien er al jaren onderzoek naar de silicium-cel wordt gedaan, wordt verwacht dat deze de hoogste rendement heeft. Door een lamp op verschillende afstanden op een zonnecel te laten schijnen, kan de stroomsterkte als functie van de lichtintensiteit bepaald worden. Door de spanning en stroomsterkte te meten bij verschillende weerstanden, kan het vermogen als functie van de weerstand berekend worden. Deze twee metingen zijn met alle drie cellen gedaan. Het blijkt dat bij de twee zelfgemaakte cellen de stroomsterkte toeneemt naarmate de afstand kleiner wordt (en de lichtintensiteit dus groter). Bij de silicium-cel is er echter een maximale stroomsterkte bij 75 cm. Dit komt doordat de silicium-cel vrij groot is, waardoor het bij een te kleine afstand niet geheel beschenen kan worden. Zowel bij de silicium-cel als bij de cel met kleurstof werd de vermogen groter bij een groter weerstand. Bij de cel zonder kleurstof werd de vermogen echter lager bij stijgende weerstand.
De behaalde vermogen van de silicium-cel ligt zoals verwacht een stuk hoger dan bij de zelfgemaakte cellen. Tenslotte is er m.b.v. een monochromator de stroomsterkte gemeten als functie van de golflengte. Deze meting is alleen bij de zelfgemaakte cellen gedaan. De zonnecel met kleurstof heeft een maximale stroomsterkte bij een golflengte van 530 nm (groen licht). De stroomsterkte, die gemeten bij de cel zonder kleurstof, is aanzienlijk lager en heeft geen maximum. Dit komt doordat deze cel alleen ultraviolet licht absorbeert.
Omdat Maartje en Sanne de nuttige vermogen hebben bepaald en niet de rendement, kan niet zonder twijfel gezegd worden dat de silicium-cel het beste is. De resultaten zijn wel in overeenstemming met de verwachtingen.
