Το 1839, ο Edmond Becquerel ανακάλυψε τη διαδικασία της δημιουργίας ηλεκτρικού ρεύματος σε ένα στερεό υλικό χρησιμοποιώντας ηλιακό φως. Οι επιστήμονες κατάφεραν τελικά να μάθουν ότι το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο αναγκάζει κάποια υλικά να μετατρέπουν την ενέργεια του φωτός σε ηλεκτρική σε ατομικό επίπεδο.
Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο είναι η θεμελιώδης φυσική διαδικασία με την οποίο ένα φωτοβολταϊκό στοιχείο μετατρέπει την ηλιακή ακτινοβολία σε ηλεκτρισμό. Όταν η ηλιακή ακτινοβολία προσπίπτει σε ένα φ/β στοιχείο, μπορεί να ανακλαστεί, απορροφηθεί ή να διέλθει δια μέσου αυτού. Μόνο όμως το μέρος της ακτινοβολίας που απορροφάται παράγει ηλεκτρισμό.
Η ενέργεια του απορροφώμενου φωτός μεταφέρεται στα ηλεκτρόνια των ατόμων του φ/β στοιχείου. Χρησιμοποιώντας αυτή την ενέργεια τα ηλεκτρόνια διαφεύγουν από τις κανονικές τους θέσεις στα άτομα του ημιαγωγού του φ/β στοιχείου και σχηματίζουν μια ροή ηλεκτρονίων ή ρεύμα σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Μια χαρακτηριστική ιδιότητα του φ/ω στοιχείου, αυτή που χαρακτηρίζεται σαν ενδογενές ηλεκτρικό πεδίο παρέχει τη δύναμη ή διαφορά δυναμικού που απαιτείται για να οδηγήσει το ρεύμα σε ένα εξωτερικό φορτίο όπως π.χ. ένας λαμπτήρας.
Για την δημιουργία του ενδογενούς ηλεκτρικού πεδίου στο εσωτερικό του φ/β στοιχείου, δύο στρώματα διαφορετικών ημιαγώγιμων υλικών έρχονται σε επαφή μεταξύ τους. Το ένα στρώμα είναι ένας ημιαγωγός τύπου-n με πλεόνασμα ηλεκτρονίων τα οποία έχουν αρνητικό φορτίο. Το άλλο στρώμα είναι ένας ημιαγωγός τύπου-p με πλεόνασμα «οπών» οι οποίες έχουν θετικό φορτίο.
Παρόλο που τα δύο στρώματα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα , ο ημιαγωγός τύπου-n με πλεόνασμα ηλεκτρονίων και ο τύπου-p με πλεόνασμα «οπών». Φέρνοντας τα σε επαφή δημιουργείτε μια επαφή p/n δημιουργώντας ηλεκτρικό πεδίο. Όταν τύπου –n και p πυρίτιο έρθει σε επαφή, ηλεκτρόνια από το ημιαγωγό τύπου –n μετακινούνται στην πλευρά του ημιαγωγού τύπου-p. Το αποτέλεσμα ε είναι η δημιουργία θετικού φορτίου στη πλευρά του ημιαγωγού τύπου –n και αρνητικού φορτίου στην πλευρά του τύπου-p.
Εξαιτίας της ροής ηλεκτρονίων και οπών, οι δύο ημιαγωγοί συμπεριφέρονται σαν μια μπαταρία, δημιουργώντας ηλεκτρικό πεδίο στην επιφάνεια επαφής η οποία καλείται επαφή p/n. Το ηλεκτρικό πεδίο αναγκάζει τα ηλεκτρόνια να κινούνται από τον ημιαγωγό προς την αρνητικά φορτισμένη επιφάνεια, όπου και γίνονται διαθέσιμα στο ηλεκτρικό κύκλωμα. Ταυτόχρονο οι οπές κινούνται στην αντίθετη κατεύθυνση, προς τη θετική επιφάνεια όπου και «αναμένουν» εισερχόμενα ηλεκτρόνια.
ΠΗΓΗ
0 σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου