太陽光発電効果とは何ですか？

光起電力効果は、電磁放射が特定の材料にさらされると、電圧の形で電流が生成されるプロセスです。 太陽電池を使用すると、非常に短い波長の太陽光が物質に影響を与え、電子が励起されると、光起電力効果が発生します。 電磁放射は、ソーラーパネルから放出され、別の材料によって収集されます。 この電子の放出により、電圧が蓄積され、後で使用するためにバッテリーセルに保存できるエネルギーが生成されます。 2つの電極を使用して電圧を収集し、電力グリッドに転送できます。

異なるタイプの電磁放射は、周波数の結果として太陽電池の異なる露出レベルを引き起こします。 可視光はアルカリ金属に衝突すると光起電力効果を生み出し、紫外光は他の金属で生成し、非金属には極端な紫外光が使用されます。 この概念は、1902年にPhilipp Eduard Anton von Lenardが周波数とも呼ばれる異なる色の光が異なるレベルの電子を放出することを発見したときに初めて観察されました。 以前、ジェームズ・クラーク・マクスウェルによる光の波動理論は、放射強度が比例した電子エネルギーを作成すると述べました。 この新しい理論は、光子が電子放出の生成に関与し、一定の波ではなく個々の粒子として機能することを説明しました。

物理学者AE Becquerelは1839年に太陽光発電効果の概念を認識しましたが、彼の理解は限られていました。 1883年、チャールズフリッツは、金の薄い層でコーティングされたセレン半導体を使用して、最初の太陽電池を構築しました。 太陽電池のこの最初の使用は1％だけ効率的でした。 Bell Laboratoriesが太陽エネルギーを活用する実用的な方法を開発したのは1954年になってからです。

太陽電池を使用して光起電力効果を利用する方法は非常に基本的です。 基本的に、太陽光からの光子は太陽電池パネルに影響を与え、材料に吸収されます。 材料内の負に帯電した電子は原子からノックアウトされ、電気が生成されます。 この状況は、パネル内で電子が一方向にのみ移動できるようにすることで制御され、正に帯電した粒子が反対方向に流れるという逆の動作を引き起こします。 これらの両方のアクションが発生すると、電気の直流電流を電磁反応から利用できます。

光起電力効果は、現代生活の多くのプロセスにとって不可欠です。 一般的な目的のためのエネルギー生成に加えて、太陽電池はNASAや他の宇宙機関が使用する宇宙船にとって不可欠です。 また、この技術の原理は、電荷を結合したデバイスの形でデジタルカメラや静電気を識別するエレクトロスコープで利用されています。