Фотоелектрически ефект срещу фотоволтаичен ефект
Начините, по които се излъчват електроните при фотоелектричния ефект и фотоволтаичния ефект, създават разликата между тях. Префиксът „снимка“в тези два термина предполага, че и двата процеса се случват поради взаимодействието на светлината. Всъщност те включват излъчване на електрони чрез абсорбиране на енергия от светлина. Те обаче се различават по дефиниция, тъй като стъпките на прогресия са различни във всеки случай. Основната разлика между двата процеса е, че при фотоелектричния ефект електроните се излъчват в пространството, докато при фотоволтаичния ефект излъчените електрони директно влизат в нов материал. Нека обсъдим това подробно тук.
Какво е фотоелектричен ефект?
Алберт Айнщайн предложи тази идея през 1905 г. чрез експериментални данни. Той също така обясни теорията си за частиците на светлината, като потвърди съществуването на двойственост вълна-частица за всички форми на материя и радиация. В своя експеримент за фотоелектричен ефект той обяснява, че когато светлината се избягва върху метал за определен период, свободните електрони в металните атоми могат да абсорбират енергия от светлината и да излязат от повърхността, излъчвайки се в космоса. За да се случи това, светлината трябва да носи ниво на енергия, по-високо от определена прагова стойност. Тази прагова стойност се нарича още „работна функция“на съответния метал. И това е минималната енергия, необходима за отстраняване на електрона от обвивката му. Предоставената допълнителна енергия ще бъде преобразувана в кинетична енергия на електрона, което му позволява да се движи свободно след освобождаването му. Въпреки това, ако се осигури само енергията, равна на работата на работа, излъчените електрони ще останат на повърхността на метала, неспособни да се движат поради липсата на кинетична енергия.
За да може светлината да прехвърли енергията си към електрон с материален произход, се смята, че енергията на светлината всъщност не е непрекъсната като вълна, а идва в отделни енергийни пакети, известни като „кванти.“Следователно е възможно светлината да прехвърли всеки енергиен квант към отделни електрони, карайки ги да излязат от обвивката си. Освен това, когато металът е фиксиран като катод във вакуумна тръба с приемащ анод от противоположната страна с външна верига, електроните, които се изхвърлят от катода, ще бъдат привлечени от анода, който се поддържа при положително напрежение и следователно във вакуума се предава ток, завършвайки веригата. Това беше основата на откритията на Алберт Айнщайн, които му донесоха Нобелова награда през 1921 г. за физика.
Какво е фотоволтаичен ефект?
Това явление е наблюдавано за първи път от френския физик А. Е. Бекерел през 1839 г., когато той се опитва да произведе ток между две пластини от платина и злато, потопени в разтвор и изложени на светлина. Това, което се случва тук е, че електроните във валентната лента на метала абсорбират енергията от светлината и при възбуждане скачат към проводимата лента и по този начин стават свободни да се движат. След това тези възбудени електрони се ускоряват от вграден потенциал на свързване (потенциал на Галвани), така че да могат директно да преминават от един материал в друг за разлика от пресичането на вакуумно пространство, както в случая на фотоелектричен ефект, което е по-трудно. Слънчевите клетки работят на тази концепция.
Каква е разликата между фотоелектричен ефект и фотоволтаичен ефект?
• При фотоелектричния ефект електроните се излъчват във вакуумно пространство, докато при фотоволтаичния ефект електроните директно навлизат в друг материал при излъчване.
• Фотоволтаичен ефект се наблюдава между два метала, които са във връзка един с друг в разтвор, но фотоелектричният ефект се осъществява в катодно-лъчева тръба с участието на катод и анод, свързани чрез външна верига.
• Появата на фотоелектричния ефект е по-трудна в сравнение с фотоволтаичния ефект.
• Кинетичната енергия на излъчените електрони играе голяма роля в тока, произведен от фотоелектрическия ефект, докато не е толкова важна в случая на фотоволтаичния ефект.
• Излъчените електрони чрез фотоволтаичния ефект се изтласкват през потенциал на свързване за разлика от фотоелектричния ефект, при който няма потенциал на свързване.
