Hvad er den fotovoltaiske effekt?
Den fotovoltaiske virkning er den proces, hvorved elektrisk strøm i form af spænding dannes, når elektromagnetisk stråling udsættes for et bestemt materiale. Brug af solceller forekommer den fotovoltaiske virkning, når meget korte bølgelængder af sollys påvirker sagen og elektroner bliver ophidset. Den elektromagnetiske stråling udsendes fra solcellepanelet og opsamles af et andet materiale. Denne udstødning af elektroner resulterer i opbygning af spænding og skaber energi, der kan opbevares i en battericelle til senere brug. To elektroder bruges til at opsamle spændingen, der kan overføres til strømnettet.
Forskellige typer elektromagnetisk stråling forårsager forskellige eksponeringsniveauer i solceller som følge af frekvens. Synligt lys skaber den fotovoltaiske virkning, når det påvirker alkalimetaller, ultraviolet lys skaber det i andre metaller, hvor ekstremt ultraviolet lys bruges til ikke-metaller. Dette koncept blev først observeret i 1902 af Philipp Eduard Anton von Lenard, da han opdagede, at forskellige farver af lys, også kendt som frekvens, udsender forskellige niveauer af elektroner. Tidligere sagde bølgeteorien om lys af James Clerk Maxwell, at strålingsintensitet ville skabe proportional elektronenergi. Denne nye teori forklarede, at fotoner var ansvarlige for oprettelsen af elektronudkast og fungerede som individuelle partikler snarere end konstante bølger.
Fysiker AE Becquerel anerkendte begrebet sollys i sollys i 1839, men hans forståelse var begrænset. I 1883 konstruerede Charles Fritts den første solcelle ved hjælp af en selenhalvleder belagt i et tyndt lag guld. Denne første brug af en solcelle var kun en procent effektiv. Først i 1954 udviklede Bell Laboratories en praktisk måde at udnytte solenergi på.
Den solcelleeffekt, der bruges med solceller, er meget grundlæggende. I hovedsagen påvirker fotoner fra sollys solpanelet og absorberes af materialet. De negativt ladede elektroner inden i materialet bankes væk fra atomerne, som derefter producerer elektricitet. Denne situation styres ved at lade elektronerne bevæge sig i kun en retning i panelet, hvilket forårsager en omvendt handling, hvori positivt ladede partikler strømmer i den modsatte retning. Når begge disse handlinger finder sted, kan en direkte strøm af elektricitet udnyttes fra den elektromagnetiske reaktion.
Den fotovoltaiske virkning er væsentlig for en række processer i det moderne liv. Ud over energiskabelse til generelle formål er solceller vigtige for rumfartøjer, der bruges af NASA og andre rumfartsbureauer. Teknologiens principper bruges også i digitale kameraer i form af ladekoblede enheder såvel som elektroskoper, der identificerer statisk elektricitet.