Qual é o efeito fotovoltaico?

O efeito fotovoltaico é o processo pelo qual a corrente elétrica na forma de tensão é criada quando a radiação eletromagnética é exposta a um determinado material. Usando células solares, o efeito fotovoltaico ocorre quando comprimentos de onda muito curtos da luz solar afetam a matéria e os elétrons ficam excitados. A radiação eletromagnética é emitida do painel solar e coletada por outro material. Essa ejeção de elétrons resulta no acúmulo de tensão, criando energia que pode ser armazenada em uma célula de bateria para uso posterior. Dois eletrodos são usados ​​para coletar a tensão, que pode ser transferida para a grade de energia.

Diferentes tipos de radiação eletromagnética causam diferentes níveis de exposição nas células solares como resultado da frequência. A luz visível cria o efeito fotovoltaico quando afeta os metais alcalinos, a luz ultravioleta a cria em outros metais, com a luz ultravioleta extrema sendo usada para não metais. Este conceito foi observado pela primeira vez em 1902 por Philipp Eduard Anton vonLenard, quando descobriu que diferentes cores de luz, também conhecidas como frequência, emitem diferentes níveis de elétrons. Anteriormente, a teoria das ondas da luz de James Clerk Maxwell afirmou que a intensidade da radiação criaria energia eletrônica proporcional. Essa nova teoria explicou que os fótons eram responsáveis ​​pela criação de ejeção de elétrons e trabalhavam como partículas individuais, em vez de ondas constantes.

O físico A.E. Becquerel reconheceu o conceito de efeito fotovoltaico da luz solar em 1839, mas seu entendimento era limitado. Em 1883, Charles Fritts construiu a primeira célula solar, usando um semicondutor de selênio revestido em uma fina camada de ouro. Esse primeiro uso de uma célula solar foi de apenas um por cento. Não foi até 1954 que a Bell Laboratories desenvolveu uma maneira prática de aproveitar a energia solar.

A maneira como o efeito fotovoltaico é aproveitado usando células solares é muito básico. ESsencialmente, os fótons da luz solar impactam o painel solar e são absorvidos pelo material. Os elétrons carregados negativamente dentro do material são derrubados dos átomos, que produzem eletricidade. Essa situação é controlada, permitindo que os elétrons se movam apenas uma direção no painel, causando uma ação reversa na qual partículas carregadas positivamente fluem na direção oposta. Com ambas as ações ocorrendo, uma corrente direta de eletricidade pode ser aproveitada da reação eletromagnética.

O efeito fotovoltaico é essencial para vários processos na vida moderna. Além da criação de energia para fins gerais, as células solares são essenciais para a nave espacial usada pela NASA e outras agências espaciais. Além disso, os princípios da tecnologia são utilizados em câmeras digitais na forma de dispositivos acoplados à carga, bem como em eletrocópios que identificam eletricidade estática.