Razlika med fotoelektričnim učinkom in fotovoltaičnim učinkom

Fotoelektrični učinek v primerjavi z fotovoltaičnim učinkom
 

Načini oddajanja elektronov v fotoelektričnem in fotovoltaičnem učinku ustvarjajo razliko med njimi. Predpona „fotografija“ v teh dveh pojmih kaže na to, da se oba procesa pojavita zaradi interakcije svetlobe. V resnici vključujejo oddajanje elektronov z absorpcijo energije iz svetlobe. Vendar se v definiciji razlikujejo, saj so koraki napredovanja v vsakem primeru različni. Glavna razlika med obema procesoma je, da se pri fotoelektričnem učinku elektroni oddajajo v prostor, medtem ko pri fotovoltaičnem učinku oddani elektroni neposredno vstopijo v nov material. O tem podrobneje razpravljamo tukaj.

Kaj je fotoelektrični učinek?

Bilo je Albert Einstein ki je to idejo predlagal leta 1905 s pomočjo eksperimentalnih podatkov. Svojo teorijo o naravi delcev svetlobe je pojasnil tudi s potrditvijo obstoja dvojnosti valovnih delcev za vse oblike snovi in ​​sevanja. V svojem eksperimentu s fotoelektričnim učinkom pojasnjuje, da ko se svetloba za kovino zasuči na kovino, lahko prosti elektroni v kovinskih atomih absorbirajo energijo iz svetlobe in izhajajo iz površine, ki se oddaja v vesolje. Da se to zgodi, mora svetloba nositi raven energije, ki je višja od določene mejne vrednosti. Ta pražna vrednost se imenuje tudi 'delovna funkcija"ustrezne kovine. In to je minimalna energija, ki je potrebna za odstranitev elektrona iz njegove lupine. Zagotovljena dodatna energija se pretvori v kinetično energijo elektrona, ki ji omogoči prosto gibanje po sproščanju. Če pa je zagotovljena samo energija, ki je enaka delovni funkciji, bodo oddani elektroni ostali na površini kovine in se zaradi pomanjkanja kinetične energije ne bodo mogli premikati..

Da bi svetloba svojo energijo prenesla v elektron, ki je materialnega izvora, se misli, da energija svetlobe v resnici ni neprekinjena kot valovanje, ampak prihaja v diskretne energetske pakete, ki so znani kotkvanta.„Zato lahko svetloba vsak količino energije prenese na posamezne elektrone, zaradi česar se poganjajo iz svoje lupine. Nadalje, ko je kovina pritrjena kot katoda v vakuumski cevi s sprejemno anodo na nasprotni strani z zunanjim vezjem, bo elektrone, ki se izvržejo s katode, privlačila anoda, ki se vzdržuje pri pozitivni napetosti in se torej v vakuumu prenaša tok, ki dokonča vezje. To je bila osnova ugotovitev Alberta Einsteina, ki mu je leta 1921 prinesla Nobelovo nagrado za fiziko.

Kaj je fotovoltaični učinek?

Ta pojav je prvi opazil francoski fizik A. E. Becquerel leta 1839, ko je poskušal ustvariti tok med dvema ploščama iz platine in zlata, potopljen v raztopino in izpostavljen svetlobi. Tu se zgodi, da elektroni v valenčnem kovinskem pasu absorbirajo energijo iz svetlobe in ob vzbujanju skočijo na prevodni pas in se tako lahko premikajo. Te vzburjene elektrone nato pospeši z vgrajenim potencialom stičišča (Galvani potencial), tako da lahko neposredno prehajajo iz enega materiala v drugega v nasprotju s prečkanjem vakuumskega prostora, kot je v primeru fotoelektričnega učinka, kar je težje. Sončne celice delujejo po tem konceptu.

Kakšna je razlika med fotoelektričnim in fotovoltaičnim učinkom?

• V fotoelektričnem učinku se elektroni oddajajo v vakuumski prostor, medtem ko pri fotovoltaičnem učinku elektroni neposredno oddajajo drug material po emisiji.

• Fotovoltaični učinek je opazen med dvema kovinama, ki sta v raztopini med seboj, vendar fotoelektrični učinek poteka v katodni cevi s sodelovanjem katode in anode, povezane preko zunanjega vezja.

• Pojav fotoelektričnega učinka je težji v primerjavi s fotovoltaičnim učinkom.

• Kinetična energija oddanih elektronov igra veliko vlogo v toku, ki ga ustvarja fotoelektrični učinek, medtem ko pri fotovoltaičnem učinku to ni tako pomembno..

• Izpuščeni elektroni s pomočjo fotonapetostnega učinka se potisnejo skozi spojni potencial v nasprotju s fotoelektričnim učinkom, kadar ni vključenega stičiščnega potenciala.

Vljudnost slik:

1. Fotoelektrični učinek Feitscherg (CC BY-SA 3.0)
2. Shematski prikaz fotonapetostnega učinka Ncouniota (CC BY-SA 3.0)