Разлика между Фотоелектричен ефект и Фотоволтаичен ефект

Фотоелектричен ефект срещу фотоволтаичен ефект
 

Начините, по които се излъчват електрони при фотоелектричния ефект и фотоволтаичния ефект, създават разликата между тях. Префиксът „снимка“ в тези два термина предполага, че и двата процеса се дължат на взаимодействието на светлината. Всъщност те включват излъчване на електрони чрез поглъщане на енергия от светлина. Те обаче се различават по дефиниция, тъй като стъпките на прогресията са различни във всеки отделен 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 подробно това тук.

Какво е фотоелектрически ефект?

Беше Алберт Айнщайн който предложи тази идея през 1905 г. чрез експериментални данни. Той обясни и своята теория за естеството на частиците на светлината, като потвърди съществуването на двойствеността на вълните-частици за всички форми на материя и радиация. В експеримента си с фотоелектрически ефект той обяснява, че когато светлината се отблъсква върху метал за определен период, свободните електрони в металните атоми могат да абсорбират енергия от светлината и да излязат от повърхността, излъчваща 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, която е необходима за отстраняване на електрона от неговата обвивка. Предоставената допълнителна енергия ще се преобразува в кинетична енергия на електрона, позволявайки му да се движи свободно след освобождаването. Ако обаче е осигурена само енергията, равна на работната функция, излъчените електрони ще останат на повърхността на метала, неспособни да се движат поради липсата на кинетична енергия.

За да може светлината да предава енергията си на електрон, който е от материален произход, смята се, че енергията на светлината всъщност не е непрекъсната като вълна, а идва в отделни енергийни пакети, известни като „кванти.„Следователно е възможно светлината да прехвърля всяка енергийна кванта към отделни електрони, карайки ги да излязат от своята обвивка. 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 с положително напрежение и , следователно, във вакуума се предава ток, завършващ веригата. Това беше основата на откритията на Алберт Айнщайн, които му спечелиха Нобеловата 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 се опитва да произведе ток между две платинени и златни платна, потопен в разтвор и който е изложен на светлина. Това, което се случва тук, е, че електроните във валентната лента на метала абсорбират енергията от светлината и при възбуждане скачат към лентата на проводимост и по този начин стават свободни да се движат. След това тези възбудени електрони се ускоряват от вграден преходен потенциал (потенциал на Galvani), така че те могат да преминават директно 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 върху 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 влизат в друг материал при излъчване.

• Фотоволтаичен ефект се наблюдава между два метала, които са в комбинация един с друг в разтвор, но фотоелектрически ефект се осъществява в катодна 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 фотоелектричния ефект, докато не е толкова важен в случая на фотоволтаичния ефект.

• Излъчените електрони чрез фотоволтаичния ефект се изтласкват през съединителен потенциал за разлика от фотоелектричния ефект, когато няма свързан потенциал на съединение.

С любезност на изображенията:

1. Фотоелектричен ефект от Feitscherg (CC BY-SA 3.0)
2. Схематична илюстрация на фотоволтаичния ефект от Ncouniot (CC BY-SA 3.0)