Я уверен, что данный человечеству солнечный свет раскрыл еще не все свои тайны. Однако тайну излучения электронов при воздействии на них света человечество знает больше двухсот лет. Что такое фотоэлектрический эффект в этой статье.
Вступление
Без предисловий — свет может быть источником электрической энергии. Почему и как? Всё в этой статье.
Фотоэлектрический эффект: краткая история
Некоторые вещества, такие как цезий, селен, кадмий, сульфид свинца, оксид серебра, оксид меди, калий и натрий, излучают электроны при воздействии на них света.
Фотоэлектрический эффект — это преобразование световой энергии в электрическую энергию.
Первый «ключ» к разгадке этого явления был «найден» в 1887 году Генрихом Герцем. Он заметил, что искра могла перепрыгнуть через большой зазор, если зазор был освещен ультрафиолетовым светом.
Пониманию фотоэлектрического эффекта способствовал Вильгельм Людвиг Франц Халлвакс (немецкий физик). Он обнаружил, что когда ультрафиолетовый свет падает на отрицательно заряженную металлическую пластину, пластина теряет свой заряд. При этом пластина заряженная положительно под воздействием ультрафиолетового света заряд не теряла. То есть только отрицательно заряженная пластина испускала электроны при попадании на неё света, тем самым становясь положительной.
Примерно в 1897 году, Джо́зеф Джон То́мсон (английский физик) наблюдал испускание электронов, когда ультрафиолетовый свет падал на металлическую поверхность. Он назвал электрон, освобожденный световой энергией – фотоэлектрон.
Фотоэлектрический эффект и солнечный элемент
Фото электрический эффект тесно связан с солнечным светом. Свет поглощается веществом и электрон или другой носитель заряда переводятся в более высокое энергетическое состояние.
Хотя термин «фотоэлектрический эффект» используется, когда электрон выбрасывается из материала, термин «фотоэлектрический» применяется к самому материалу (элементу).
Фотоэлектрический элемент – это полупроводниковое устройство, которое преобразует световую энергию непосредственно в электрическую.
Один из первых солнечных фотоэлектрических элементов состоял из слоя селена, зажатого между проводником базовой пластины и барьерным слоем, с прозрачной крышкой, расположенной поверх барьерного слоя.
Когда свет проходит через прозрачную крышку фотоэлектрического элемента и попадает на барьерный слой, электроны в атомах селена получают энергию и перемещаются от валентной оболочки атома через барьерный слой и накапливаются на прозрачной крышке.
Потенциал напряжения существует между штырем коллектора (-) в контакте с прозрачной крышкой и опорной пластиной проводником (+) в контакте с селеном.
Коллекторный контакт имеет отрицательную полярность из-за избытка электронов. Проводник базовой пластины имеет положительную полярность, потому что селен освободился от электронов, а положительные ионы остались.
При этом, барьерный слой позволяет электронам течь только в одном направлении, так что электроны не могут вернуться непосредственно в соединение селена.
Когда внешняя цепь подключена к фотоэлектрическому элементу, электроны текут от отрицательного контакта к положительному контакту (проводнику базовой пластины) элемента. Внутри ячейки электроны движутся от положительного вывода к отрицательному.
Также поток, состоящий из положительных ионов селена, движется к положительному выводу и восстанавливают свой электрический баланс, объединяясь с электронами, поступающими в эту точку из внешней цепи.
Фотоэлектрические элементы могут быть подключены последовательно для обеспечения более высокого напряжения, параллельно для обеспечения более высокого тока или в комбинации для обеспечения более высокого тока вместе с более высоким напряжением.
Заключение
Сегодня фотоэлектрический эффект используют фотоэлектрические элементы, которые могут работать в районах, где нет электричества и телефонной связи. Они позволяют автоматизировать транспорт, производство, быт. Элементы солнечных батарей используют фотоэффект для непосредственного преобразования энергии солнечного света в электрическую энергию.
©ledinfo.ru
