Fotoelektrisk effekt vs fotovoltaisk effekt
Måtene elektronene sendes ut på i den fotoelektriske effekten og den fotovoltaiske effekten skaper forskjellen mellom dem. Prefikset "foto" i disse to begrepene antyder at begge disse prosessene oppstår på grunn av samspillet mellom lys. Faktisk involverer de utslipp av elektroner ved absorpsjon av energi fra lys. Imidlertid er de forskjellige i definisjon ettersom trinnene i progresjonen er forskjellige i hvert tilfelle. Hovedforskjellen mellom de to prosessene er at i den fotoelektriske effekten sendes elektronene ut til rommet, mens i fotovoltaisk effekt kommer de utsendte elektronene direkte inn i et nytt materiale. La oss diskutere det i detalj her.
Hva er fotoelektrisk effekt?
Det var Albert Einstein som foreslo denne ideen i 1905 gjennom eksperimentelle data. Han forklarte også sin teori om lysets partikkelnatur ved å bekrefte eksistensen av bølge-partikkel-dualitet for alle former for materie og stråling. I sitt eksperiment med fotoelektrisk effekt forklarer han at når lys skytes mot et metall i en periode, kan de frie elektronene i metallatomene absorbere energi fra lyset og komme ut fra overflaten og sende ut seg selv til verdensrommet. For at dette skal skje, må lyset bære et energinivå høyere enn en viss terskelverdi. Denne terskelverdien kalles også 'arbeidsfunksjonen' til det respektive metallet. Og dette er minimumsenergien som trengs for å fjerne elektronet fra skallet. Ytterligere energi som gis vil bli omdannet til kinetisk energi til elektronet slik at det kan bevege seg fritt etter å ha blitt frigjort. Men hvis bare energien lik arbeidsfunksjonen er gitt, vil de utsendte elektronene forbli på overflaten av metallet, ute av stand til å bevege seg på grunn av mangel på kinetisk energi.
For at lyset skal overføre sin energi til et elektron som er av materiell opprinnelse, antas det at lysets energi faktisk ikke er kontinuerlig som en bølge, men kommer i diskrete energipakker som er kjent som 'kvanter.' Derfor er det mulig for lyset å overføre hver energikvanta til individuelle elektroner som får dem til å drive ut av skallet. Videre, når metallet festes som en katode i et vakuumrør med en mottaksanode på motsatt side med en ekstern krets, vil elektronene som støtes ut fra katoden bli tiltrukket av anoden, som holdes på en positiv spenning og, derfor blir en strøm overført i vakuumet, og fullfører kretsen. Dette var grunnlaget for Albert Einsteins funn som ga ham Nobelprisen i fysikk i 1921.
Hva er fotovoltaisk effekt?
Dette fenomenet ble først observert av den franske fysikeren A. E. Becquerel i 1839 da han prøvde å produsere en strøm mellom to plater av platina og gull, nedsenket i en løsning og som ble utsatt for lys. Det som skjer her er at elektronene i metallets valensbånd absorberer energien fra lyset og ved eksitasjon hopper de til ledningsbåndet og blir dermed frie til å bevege seg. Disse eksiterte elektronene blir deretter akselerert av et innebygd koblingspotensial (Galvani Potential) slik at de kan krysse direkte fra det ene materialet til det andre i motsetning til å krysse et vakuumrom som i tilfellet med fotoelektrisk effekt, noe som er vanskeligere. Solceller opererer på dette konseptet.
Hva er forskjellen mellom fotoelektrisk effekt og fotovoltaisk effekt?
• I den fotoelektriske effekten sendes elektronene ut i et vakuumrom, mens i fotovoltaisk effekt kommer elektronene direkte inn i et annet materiale ved emisjon.
• Fotovoltaisk effekt observeres mellom to metaller som er i forbindelse med hverandre i en løsning, men fotoelektrisk effekt finner sted i et katodestrålerør med deltagelse av en katode og en anode koblet via en ekstern krets.
• Forekomsten av den fotoelektriske effekten er vanskeligere sammenlignet med den fotovoltaiske effekten.
• Den kinetiske energien til de utsendte elektronene spiller en stor rolle i strømmen som produseres av fotoelektrisk effekt, mens den ikke er så viktig for den fotovoltaiske effekten.
• De utsendte elektronene via den fotovoltaiske effekten presses gjennom et koblingspotensial i motsetning til den fotoelektriske effekten der det ikke er noe koblingspotensial involvert.
