Фотовольтаический эффект
Фотовольтаический эффект — возникновение электрического напряжения в веществе при освещении. Благодаря этому эффекту солнечный свет непосредственно превращается в электрическую энергию, например в солнечных элементах.
Как возникает напряжение
В солнечном элементе есть область полупроводникового перехода. Поглощённый фотон передаёт энергию электрону и создаёт пару «электрон — дырка». Встроенное поле перехода направляет электроны к одному контакту, а дырки — к другому. Между контактами накапливаются разноимённые заряды, и возникает фототок при подключении внешней цепи.
Напряжение холостого хода \(U_{\text{хх}}\) равно разности потенциалов между контактами при разомкнутой цепи. При подключении нагрузки часть энергии света превращается в электрическую мощность: \(P=UI\), где \(U\) — напряжение, а \(I\) — сила тока.
Солнечная батарея освещается светом. В её полупроводниковом переходе разделяются электроны и дырки, поэтому на внешних выводах появляется напряжение. Если соединить выводы с лампой, потечёт ток, и лампа загорится.
Фотовольтаический эффект не равен внешнему фотоэффекту. При внешнем фотоэффекте электроны вылетают с поверхности вещества в окружающее пространство. При фотовольтаическом эффекте носители заряда остаются внутри материала и создают напряжение между его участками. Оба явления относятся к фотоэффекту.
Что непосредственно разделяет электроны и дырки в солнечном элементе?
Главное
- Фотовольтаический эффект — появление напряжения в веществе под действием света.
- Свет создаёт пары «электрон — дырка», а внутреннее поле разделяет их.
- Эффект используется в солнечных элементах для преобразования световой энергии в электрическую.