Fotoelektros efektas

Fotoelektros efektas

Vienas iš svarbiausių procesų pasaulyje saulės energija yra fotovoltinis efektas. Tai fotoelektrinis efektas, kurio metu gaminama elektros srovė, sklindanti iš skirtingų medžiagų iš vieno gabalo į kitą. Šios medžiagos yra veikiamos saulės spindulių ar elektromagnetinės spinduliuotės. Šis efektas yra labai svarbus generuojant elektros energiją iš saulės baterijų fotoelementų.

Jei norite sužinoti, kaip veikia saulės baterijos ir koks yra fotovoltinis efektas, tai jūsų pranešimas 🙂

Koks yra fotovoltinis efektas?

Kaip sukuriamas fotoelektros efektas

Kai mes naudojame saulės baterijas elektros energijai gauti, tai mes tuo pasinaudojame energijos, kurią saulės spinduliuotės dalelės turi paversti naudinga mūsų namų elektros energija. Fotoelektros elementai yra puslaidininkiniai įtaisai, daugiausia sudaryti iš silicio. Šie fotoelektriniai elementai turi tam tikrų priemaišų iš kitų cheminių elementų. Tačiau stengiamasi, kad silicis būtų kuo sušikti.

Fotoelektros elementai gali gaminti elektrą iš nuolatinės srovės, naudodami saulės spinduliuotės energiją. Šio tipo srautų problema yra ta, kad jie nėra naudojami namams. Norint ją naudoti, nuolatinė energija turi būti transformuota į alternatyvią energiją. Tam reikia a galios keitiklis.

Tai, ką daro fotoelektros efektas, gamina tą saulės energiją iš saulės spindulių. Ši spinduliuotė gaunama šilumos pavidalu ir dėl šio efekto ji virsta elektra. Kad tai įvyktų, fotoelementai turi būti išdėstyti nuosekliai palei saulės baterijas. Tai daroma tam, kad galėtumėte gauti reikiamą įtampą, leidžiančią generuoti elektrą.

Akivaizdu, kad ne visa saulės spinduliuotė, gaunama iš atmosferos, virsta elektros energija. Dalis jos prarandama atspindint, kita - perduodant. Tai yra, viena dalis grąžinama į atmosferą, o kita - pro ją. Radiacijos kiekis, galintis susisiekti su fotoelektrinėmis ląstelėmis, priverčia elektronus šokinėti iš vieno sluoksnio į kitą. Tada, kai sukuriama elektros srovė, kurios galia yra proporcinga radiacijos kiekiui, galiausiai pasiekiančiam ląsteles.

Fotoelektros efekto charakteristikos

Maitinimo keitiklis

Tai paslaptis, kurią saugo saulės baterijos. Jūs tikrai kada nors sustojote galvoti, kaip jie gali sukurti saulės srovę. Na, kalbama apie daugybę medžiagų, sudarytų iš laidžių elementų. Vienas iš jų yra silicis. Tai yra elementas, kuris rodo kitokį elgesį reaguojant į elektros poveikį.

Reakcija, kurią sukelia šios puslaidininkinės medžiagos, visiškai priklauso nuo to, ar energijos šaltinis sugeba jas sužadinti, ar ne. Tai yra, elektronai pereina į kitą energingesnę būseną. Šiuo atveju turime šaltinį, kuris sugeba sužadinti šiuos elektronus, tai yra saulės spinduliuotė.

Akimirka a fotonas susiduria su elektronu iš paskutinės silicio atomo orbitos, prasideda fotovoltinis efektas. Dėl šio susidūrimo elektronas gauna energiją iš fotono ir gali jaudintis. Jei energija, kurią elektronas gauna iš fotono, yra didesnė už silicio atomo branduolio patraukliąją jėgą, mes susidursime su elektrono išėjimu iš orbitos.

Visa tai daro atomus laisvus ir jie gali keliauti per visą puslaidininkių medžiagą. Kai taip atsitinka, silicis, kuris atlieka laidumą, nukreipia visą energiją ten, kur ji gali būti naudinga. Iš krūvių išsiskyrę elektronai patenka į kitus atomus, kur yra laisvos vietos. Šių elektronų judėjimas vadinamas krūvio srove.

Kaip jis gaminamas

Saulės baterijų komponentai

Įkrovos srovės pasiekiamos naudojant laidžiąsias medžiagas ir užtikrinant, kad tai įvyktų nuolat, kad būtų elektrinis laukas, turintis pastovų poliškumą. Būtent tokio tipo elektrinis laukas pradeda stumti elektronus į visas puses, kad cirkuliuotų elektros srovė.

Jei fotono maitinama elektrono energija viršys silicio atomo branduolio trauką, ji bus laisva. Kad tai įvyktų, jėga, kurią fotono poveikis turi turėti elektronui, yra ne mažesnė kaip 1,2 eV.

Kiekvieno tipo puslaidininkinės medžiagos turi mažiausią energiją, reikalingą elektronams išlaisvinti iš savo atomų. Yra fotonų, kurių bangos ilgis yra trumpesnis ir gaunami iš ultravioletinių spindulių. Kaip žinome, šie fotonai turi didelį kiekį energijos. Kita vertus, mes randame tuos, kurių bangos ilgis yra ilgesnis, todėl jie turi mažiau energijos. Šie fotonai yra elektromagnetinio spektro infraraudonojoje dalyje.

Mažiausias energijos kiekis, kurio kiekvienai puslaidininkinei medžiagai reikia elektronams išlaisvinti, priklauso nuo dažnių juostos. Ši juosta susieja juos nuo matomų spalvų nuo ultravioletinių spindulių. Žemiau jie negali išlaisvinti elektronų, todėl nebus elektros srovės.

Fotonų problema

Fotoelektros efekto saulės kolektorius

Eiti per medžiagą elektronams atskirti yra kiek sudėtingiau. Ne visi fotonai tai daro tiesiogiai. Taip yra todėl, kad norėdami praleisti medžiagą jie turi prarasti energiją. Jei tie, kurie yra ilgiausiame elektromagnetinio spektro bangos ilgio regione, energijos jau turėjo nedaug, jie kontakto su medžiaga metu jį praranda. Praradus energiją, kai kurie fotonai šiek tiek susiduria su elektronais ir negali jų nukreipti. Šie nuostoliai yra neišvengiami, todėl neįmanoma 100% sunaudoti saulės.

Kiti energijos nuostoliai atsiranda, kai fotonai praeina per visą medžiagą ir jie nesusiduria su jokiu elektronu, kad jį išstumtų. Tai taip pat neišvengiama problema.

Tikiuosi, kad šis straipsnis patikslino fotoelektros efektą.


Būkite pirmas, kuris pakomentuos

Palikite komentarą

Jūsų elektroninio pašto adresas nebus skelbiamas. Privalomi laukai yra pažymėti *

*

*

  1. Atsakingas už duomenis: Miguel Ángel Gatón
  2. Duomenų paskirtis: kontroliuoti šlamštą, komentarų valdymą.
  3. Įteisinimas: jūsų sutikimas
  4. Duomenų perdavimas: Duomenys nebus perduoti trečiosioms šalims, išskyrus teisinius įsipareigojimus.
  5. Duomenų saugojimas: „Occentus Networks“ (ES) talpinama duomenų bazė
  6. Teisės: bet kuriuo metu galite apriboti, atkurti ir ištrinti savo informaciją.