Efecte fotoelèctric vs efecte fotovoltaic
Les maneres en què s'emeten els electrons en l'efecte fotoelèctric i l'efecte fotovoltaic creen la diferència entre ells. El prefix "foto" en aquests dos termes suggereix que aquests dos processos es produeixen a causa de la interacció de la llum. De fet, impliquen l'emissió d'electrons per absorció d'energia de la llum. No obstant això, es diferencien en la definició ja que els passos de progressió són diferents en cada cas. La principal diferència entre els dos processos és que en l'efecte fotoelèctric, els electrons s'emeten a l'espai mentre que, en l'efecte fotovoltaic, els electrons emesos entren directament en un nou material. Comentem-ho amb detall aquí.
Què és l'efecte fotoelèctric?
Va ser Albert Einstein qui va proposar aquesta idea l'any 1905 a través de dades experimentals. També va explicar la seva teoria sobre la naturalesa de les partícules de la llum confirmant l'existència de la dualitat ona-partícula per a totes les formes de matèria i radiació. En el seu experiment d'efecte fotoelèctric, explica que quan la llum s'evita sobre un metall durant un període, els electrons lliures dels àtoms del metall poden absorbir energia de la llum i sortir de la superfície emetent-se a l'espai. Perquè això passi, la llum ha de transportar un nivell d'energia superior a un determinat valor llindar. Aquest valor llindar també s'anomena "funció de treball" del metall respectiu. I aquesta és l'energia mínima que es necessita per treure l'electró de la seva capa. L'energia addicional proporcionada es convertirà en energia cinètica de l'electró que li permetrà moure's lliurement després de ser alliberat. Tanmateix, si només es proporciona l'energia igual a la funció de treball, els electrons emesos romandran a la superfície del metall, sense poder moure's a causa de la manca d'energia cinètica.
Perquè la llum transfereixi la seva energia a un electró que és d'origen material, es creu que l'energia de la llum no és, de fet, contínua com una ona, sinó que ve en paquets d'energia discrets que es coneixen com a "Quants." Per tant, és possible que la llum transfereixi cada quanta d'energia a electrons individuals fent-los propulsar fora de la seva closca. A més, quan el metall es fixa com a càtode en un tub de buit amb un ànode receptor al costat oposat amb un circuit extern, els electrons que s'expulsen del càtode seran atrets per l'ànode, que es manté a una tensió positiva i, per tant, es transmet un corrent dins del buit, completant el circuit. Aquesta va ser la base de les troballes d'Albert Einstein que li van guanyar el Premi Nobel de Física el 1921.
Què és l'efecte fotovoltaic?
Aquest fenomen va ser observat per primera vegada pel físic francès A. E. Becquerel l'any 1839 quan va intentar produir un corrent entre dues plaques de platí i d'or, immerses en una solució i exposades a la llum. El que passa aquí és que, els electrons de la banda de valència del metall absorbeixen l'energia de la llum i, en excitar-se, s alten a la banda de conducció i es tornen així lliures de moure's. Aquests electrons excitats s'acceleren després per un potencial d'unió incorporat (potencial de Galvani) de manera que puguin creuar directament d'un material a l' altre en contrast amb creuar un espai de buit com en el cas de l'efecte fotoelèctric, que és més difícil. Les cèl·lules solars funcionen amb aquest concepte.
Quina diferència hi ha entre l'efecte fotoelèctric i l'efecte fotovoltaic?
• En l'efecte fotoelèctric, els electrons s'emeten a un espai de buit, mentre que, en l'efecte fotovoltaic, els electrons entren directament en un altre material després de l'emissió.
• S'observa efecte fotovoltaic entre dos metalls que estan en conjunció entre si en una solució, però l'efecte fotoelèctric té lloc en un tub de raigs catòdics amb la participació d'un càtode i un ànode connectats mitjançant un circuit extern.
• L'aparició de l'efecte fotoelèctric és més difícil en comparació amb l'efecte fotovoltaic.
• L'energia cinètica dels electrons emesos juga un paper important en el corrent produït per efecte fotoelèctric mentre que no és tan important en el cas de l'efecte fotovoltaic.
• Els electrons emesos mitjançant l'efecte fotovoltaic són empès a través d'un potencial d'unió en contrast amb l'efecte fotoelèctric on no hi ha potencial d'unió implicat.
