Efect fotoelectric vs efect fotovoltaic
Modurile în care electronii sunt emiși în efectul fotoelectric și efectul fotovoltaic creează diferența dintre ele. Prefixul „fotografie” din acești doi termeni sugerează că ambele procese apar din cauza interacțiunii luminii. De fapt, ele implică emisia de electroni prin absorbția energiei din lumină. Cu toate acestea, ele diferă în definiție, deoarece etapele de progres sunt diferite în fiecare caz. Principala diferență dintre cele două procese este că în efectul fotoelectric, electronii sunt emiși în spațiu, în timp ce, în efectul fotovoltaic, electronii emiși intră direct într-un material nou. Să discutăm despre asta în detaliu aici.
Ce este efectul fotoelectric?
Albert Einstein a fost cel care a propus această idee în 1905 prin intermediul datelor experimentale. El și-a explicat, de asemenea, teoria despre natura particulelor luminii confirmând existența dualității undă-particulă pentru toate formele de materie și radiații. În experimentul său de efect fotoelectric, el explică că atunci când lumina este evitată asupra unui metal pentru o perioadă, electronii liberi din atomii de metal pot absorbi energie din lumină și ieși de pe suprafață emițându-se în spațiu. Pentru ca acest lucru să se întâmple, lumina trebuie să transporte un nivel de energie mai mare decât o anumită valoare de prag. Această valoare de prag este numită și „funcția de lucru” a metalului respectiv. Și aceasta este energia minimă necesară pentru a îndepărta electronul din învelișul său. Energia suplimentară furnizată va fi convertită în energie cinetică a electronului, permițându-i acestuia să se miște liber după ce a fost eliberat. Totuși, dacă se asigură doar energia egală cu funcția de lucru, electronii emiși vor rămâne pe suprafața metalului, incapabili să se miște din cauza lipsei de energie cinetică.
Pentru ca lumina să-și transfere energia unui electron care este de origine materială, se crede că energia luminii nu este, de fapt, continuă ca o undă, ci vine în pachete de energie discrete cunoscute sub numele de „cuante.” Prin urmare, este posibil ca lumina să transfere fiecare cuante de energie către electroni individuali, făcându-i să iasă din învelișul lor. Mai mult, atunci când metalul este fixat ca catod într-un tub vid cu un anod receptor pe partea opusă cu un circuit extern, electronii care sunt ejectați din catod vor fi atrași de anod, care este menținut la o tensiune pozitivă și prin urmare, un curent este transmis în vid, completând circuitul. Aceasta a fost baza descoperirilor lui Albert Einstein care i-au adus Premiul Nobel pentru fizică în 1921.
Ce este efectul fotovoltaic?
Acest fenomen a fost observat pentru prima dată de fizicianul francez A. E. Becquerel în 1839 când a încercat să producă un curent între două plăci de platină și aur, scufundate într-o soluție și care fiind expuse la lumină. Ceea ce se întâmplă aici este că electronii din banda de valență a metalului absorb energia luminii și, la excitare, trec în banda de conducție și devin astfel liberi să se miște. Acești electroni excitați sunt apoi accelerați de un potențial de joncțiune încorporat (Potențial Galvani), astfel încât să poată trece direct de la un material la altul, spre deosebire de traversarea unui spațiu de vid ca în cazul efectului fotoelectric, care este mai dificil. Celulele solare funcționează după acest concept.
Care este diferența dintre efectul fotoelectric și efectul fotovoltaic?
• În efectul fotoelectric, electronii sunt emiși într-un spațiu vid, în timp ce, în efectul fotovoltaic, electronii intră direct în alt material la emitere.
• Efectul fotovoltaic se observă între două metale care sunt în conjuncție unul cu celăl alt într-o soluție, dar efectul fotoelectric are loc într-un tub catodic cu participarea unui catod și a unui anod conectat printr-un circuit extern.
• Apariția efectului fotoelectric este mai dificilă în comparație cu efectul fotovoltaic.
• Energia cinetică a electronilor emiși joacă un rol important în curentul produs de efect fotoelectric, în timp ce nu este atât de importantă în cazul efectului fotovoltaic.
• Electronii emiși prin efectul fotovoltaic sunt împinși printr-un potențial de joncțiune, spre deosebire de efectul fotoelectric, unde nu este implicat un potențial de joncțiune.
