Mikä on aurinkosähkövaikutus?

Aurinkosähkövaikutus on prosessi, jolla jännite muodossa muodostuu sähkövirtaa, kun sähkömagneettinen säteily altistuu tietylle materiaalille. Aurinkokennoja käytettäessä aurinkosähkövaikutus syntyy, kun hyvin lyhyet auringonvalon aallonpituudet vaikuttavat aineeseen ja elektronit kiihtyvät. Sähkömagneettinen säteily säteilee aurinkopaneelista ja kerää toisen materiaalin. Tämä elektronien poisto johtaa jännitteen muodostumiseen, joka luo energiaa, joka voidaan tallentaa akkukennoon myöhempää käyttöä varten. Jännitteen keräämiseen käytetään kahta elektrodia, jotka voidaan siirtää sähköverkkoon.

Erilaiset sähkömagneettiset säteilyt aiheuttavat eri altistustasoja aurinkokennoissa taajuuden vuoksi. Näkyvä valo luo aurinkosähköisen vaikutuksen, kun se vaikuttaa alkalimetalleihin, ultraviolettivalo luo sen muihin metalleihin, ja äärimmäistä ultraviolettivaloa käytetään ei-metalleihin. Tämän käsitteen havaitsi ensimmäisen kerran vuonna 1902 Philipp Eduard Anton von Lenard, kun hän havaitsi, että erilaiset valon värit, jotka tunnetaan myös nimellä taajuus, lähettävät erilaisia ​​elektroneja. Aiemmin James Clerk Maxwellin aaltoteoria valosta totesi, että säteilyvoimakkuus loisi suhteellisen elektronienergian. Tämä uusi teoria selitti, että fotonit olivat vastuussa elektronin poiston luomisesta ja toimivat yksittäisinä hiukkasina pikemminkin kuin jatkuvina aaltoina.

Fyysikko AE Becquerel tunnisti auringonvalon aurinkosähkövaikutuksen käsitteen vuonna 1839, mutta hänen ymmärryksensä oli rajallinen. Vuonna 1883 Charles Fritts rakensi ensimmäisen aurinkokennon käyttämällä seleenipuolijohdetta, joka oli päällystetty ohuella kultakerroksella. Tämä ensimmäinen aurinkokennon käyttö oli vain yhden prosentin hyötysuhde. Vasta vuonna 1954 Bell Laboratories kehitti käytännöllisen tavan hyödyntää aurinkoenergiaa.

Aurinkokennovaikutuksen hyödyntäminen aurinkokennojen avulla on hyvin yksinkertaista. Pohjimmiltaan auringonvalon fotonit vaikuttavat aurinkopaneeliin ja ne imevät materiaalin. Materiaalin negatiivisesti varautuneet elektronit koputetaan pois atomeista, mikä sitten tuottaa sähköä. Tätä tilannetta hallitaan antamalla elektronien liikkua vain yhteen suuntaan paneelissa aiheuttaen käänteisen toiminnan, jossa positiivisesti varautuneet hiukkaset virtaavat vastakkaiseen suuntaan. Kun nämä molemmat toimenpiteet tapahtuvat, sähkömagneettisesta reaktiosta voidaan hyödyntää tasavirtaa.

Aurinkosähkövaikutus on välttämätön monille nykyajan elämän prosesseille. Yleiskäyttöön tarkoitetun energiantuotannon lisäksi aurinkokennot ovat välttämättömiä NASAn ja muiden avaruusjärjestöjen käyttämille avaruusaluksille. Tekniikan periaatteita hyödynnetään myös digitaalikameroissa varauskytkettyjen laitteiden sekä staattisen sähkön tunnistavien elektroskooppien muodossa.