Vad är den fotovoltaiska effekten?

Den fotovoltaiska effekten är processen genom vilken elektrisk ström i form av spänning skapas när elektromagnetisk strålning utsätts för ett visst material. Med hjälp av solceller uppstår den fotovoltaiska effekten när mycket korta våglängder för solljus påverkar materien och elektroner blir upphetsade. Den elektromagnetiska strålningen släpps ut från solpanelen och samlas in av ett annat material. Detta utkast av elektroner resulterar i att spänningsuppbyggnaden skapar energi som kan förvaras i en battercell för senare användning. Två elektroder används för att samla spänningen, som kan överföras till kraftnätet.

Olika typer av elektromagnetisk strålning orsakar olika exponeringsnivåer i solceller till följd av frekvens. Synligt ljus skapar den fotovoltaiska effekten när det påverkar alkalimetaller, ultraviolett ljus skapar det i andra metaller, med extremt ultraviolett ljus som används för icke-metaller. Detta koncept observerades först 1902 av Philipp Eduard Anton vonLenard när han upptäckte att olika ljusfärger, även känd som frekvens, avger olika nivåer av elektroner. Tidigare uttalade vågteorin om ljus av James Clerk Maxwell att strålningsintensiteten skulle skapa proportionell elektronenergi. Denna nya teori förklarade att fotoner var ansvariga för skapandet av elektronutkastning och fungerade som enskilda partiklar snarare än konstantvågor.

fysiker A.E. Becquerel erkände begreppet solljus fotovoltaisk effekt 1839, men hans förståelse var begränsad. År 1883 konstruerade Charles Fritts den första solcellen, med användning av en selen -halvledare belagd i ett tunt guldskikt. Denna första användning av en solcell var bara en procent effektiv. Det var inte förrän 1954 som Bell Laboratories utvecklade ett praktiskt sätt att utnyttja solenergi.

Hur den fotovoltaiska effekten utnyttjas med solceller är mycket grundläggande. ESsensialt påverkar fotoner från solljuset solpanelen och absorberas av materialet. De negativt laddade elektronerna i materialet slås bort från atomerna, som sedan producerar elektricitet. Denna situation styrs genom att låta elektronerna röra sig i en riktning i panelen, vilket orsakar en omvänd verkan där positivt laddade partiklar flyter i motsatt riktning. Med båda dessa åtgärder som inträffar kan en likström av elektricitet utnyttjas från den elektromagnetiska reaktionen.

Den fotovoltaiska effekten är avgörande för ett antal processer i det moderna livet. Förutom energitillverkning för allmänna ändamål är solceller väsentliga för rymdskepp som används av NASA och andra rymdbyråer. Dessutom används principerna för tekniken i digitala kameror i form av laddningskopplade enheter samt elektroskop som identifierar statisk elektricitet.