effet photoélectrique

l’imoportance de l’effet photoélectrique dans le photovoltaïque en 2030

L’effet photoélectrique et son importance dans le photovoltaïque

 

photoélectrique
effet solaire

En utilisant l’énergie photovoltaïque, nous pouvons générer de l’énergie renouvelable à partir du soleil. L’effet photoélectrique convertit le rayonnement solaire en électricité, mais qu’est-ce que c’est et comment est-il devenu si répandu?

L’énergie photovoltaïque repose sur l’effet photoélectrique, qui est la libération d’électrons lorsque le rayonnement électromagnétique (c’est-à-dire la lumière) frappe un matériau.
L’énergie solaire photovoltaïque est produite en convertissant la lumière du soleil en énergie; Il s’agit d’un type d’énergie propre, renouvelable et non épuisable qui peut être généré dans des installations allant des panneaux solaires sur les toits aux grandes centrales photovoltaïques.

Ceci est accompli grâce à l’utilisation de la technologie basée sur les effets photoélectriques.

Qu’est-ce que l’énergie photovoltaïque exactement ?

L’énergie photovoltaïque est une source d’énergie propre et renouvelable qui convertit le rayonnement solaire en électricité.

l repose sur l’effet photoélectrique, qui est l’émission d’électrons lorsque le rayonnement électromagnétique (c’est-à-dire la lumière) frappe un matériau. Les photoélectrons sont les électrons émis de cette manière, et ils génèrent un courant électrique.

Pour convertir le rayonnement électromagnétique en électricité utilisable, une cellule photovoltaïque, un dispositif semi-conducteur, est utilisée. D’autres matériaux semi-conducteurs à couche mince peuvent également être utilisés.

Le type de matériau utilisé influence l’efficacité de la cellule solaire. Ceux qui sont monocristallins, par exemple, sont fabriqués à partir d’un seul cristal de silicium pur et ont un rendement maximal moyen de 18% à 20%.

Ceux fabriqués à partir de silicium amorphe, en revanche, ont un réseau cristallin désordonné, ce qui se traduit par une efficacité de performance inférieure comprise entre 8 et 9% en moyenne (mais ils sont également beaucoup moins chers).

effet solaire
solaire

Une histoire concise de la lumière.

On sait que la recherche sur la nature de la lumière a commencé à l’époque des Grecs anciens.

Au cours de cette période, des philosophes tels que Platon, Socrate et Pythagore ont offert leurs opinions et leurs théories sur le sujet, suivis par des scientifiques médiévaux qui ont développé des théories de la lumière et de la vision.

Cependant, ce n’est que lorsque Christian Huygens a développé une méthode pour démontrer comment la lumière se déplace en ondes et où les ondes lumineuses se propagent en 1678 que nous avons vraiment commencé à comprendre la nature de la lumière.

Au 19ème siècle, Thomas Young (1801) et James Clerk Maxwell (1865) ont contribué à notre compréhension actuelle de ce qu’est un faisceau de lumière: une onde mobile de champs électriques et magnétiques.

L’invention de l’effet photoélectrique

Heinrich Hertz a conçu des expériences en 1887 en utilisant un générateur d’étincelles pour tester la théorie de James Clerk Maxwell. On pense que ces expériences ont conduit à la première transmission et réception d’ondes électromagnétiques.

Dans l’expérience, des étincelles générées entre deux petites sphères métalliques dans un émetteur sautaient entre deux boutons en laiton dans une boucle de fil de cuivre servant de récepteur. Puis, une petite étincelle a bondi entre les deux électrodes.

Hertz a découvert qu’en éclairant les électrodes avec de la lumière ultraviolette, il pouvait augmenter l’intensité des étincelles du récepteur. C’était la première fois que l’effet photoélectrique était observé.

Bien que Hertz n’ait pas expliqué le phénomène observé (l’effet photoélectrique), Wilhelm Hallwachs environ un an plus tard a confirmé ses découvertes.

Il a démontré que la lumière UV brillant sur une ampoule de quartz sous vide avec deux électrodes de zinc connectées à une batterie produisait un courant dû au courant photoélectrique (émission d’électrons).

Ceci est également confirmé par la loi de Stoletov (la « première loi du photoeffet »), qui stipule que l’intensité du rayonnement électromagnétique agissant sur une surface métallique est proportionnelle au courant photoélectrique induit.

lumineuses
lumineuses solaires

Les électrons et la théorie d’Einstein

JJ Thompson a découvert les électrons, ou « corpuscules » comme on les appelait à l’époque, en 1897. Puis, en 1899, il a démontré que la sensibilité accrue dans les expériences de Hertz était le résultat de la poussée de la lumière sur les corpuscules, qu’il attribuait à son modèle atomique.

Philipp Lenard a démontré en 1899 que l’irradiation de métaux avec la lumière ultraviolette peut produire des photoélectrons.

Il a découvert que l’énergie cinétique de ces photoélectrons était indépendante de l’intensité lumineuse à la même fréquence. Malgré cela, il a convenu qu’une source brillante émettrait plus de photoélectrons qu’une source faible.

 

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