Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » التأثير الكهروضوئي

التأثير الكهروضوئي

1839-01-01
  • Alexandre-Edmond Becquerel
تركيب الألواح الشمسية التي توضح التأثير الكهروضوئي في فيزياء الحالة الصلبة.

(صورة تم إنشاؤها للتوضيح فقط)

التأثير الكهروضوئي هو توليد جهد وتيار كهربائي في مادة عند تعرضها للضوء. وهي ظاهرة فيزيائية وكيميائية. ومن التطبيقات الشائعة في هذا المجال الخلية الشمسية، التي تستخدم هذا التأثير لتحويل ضوء الشمس مباشرةً إلى كهرباء. ويعتمد هذا التأثير على فوتونات الضوء التي تُثير الإلكترونات إلى مستوى طاقة أعلى.

لاحظ الفيزيائي الفرنسي ألكسندر إدموند بيكريل التأثير الكهروضوئي لأول مرة عام 1839. واكتشف أن الجهد الكهربي ينشأ عند إضاءة قطب كلوريد الفضة في محلول حمضي. وظل هذا التأثير فضولًا علميًا لعقود. ويستند الفهم الحديث إلى فيزياء أشباه الموصلات. فعندما يصطدم فوتون ذو طاقة كافية بمادة شبه موصلة، فإنه يمكن أن يثير إلكترونًا، وينقله من نطاق التكافؤ إلى نطاق التوصيل. وهذا يُنشئ زوجًا من الإلكترونات والفجوات. في الجهاز الكهروضوئي، يفصل مجال كهربائي داخلي، يُنشأ عادةً بواسطة وصلة p-n، حاملات الشحنة هذه. تُدفع الإلكترونات إلى الجانب n والفجوات إلى الجانب p-. ويُنشئ هذا الفصل في الشحنات جهدًا كهربيًا عبر الوصلة. وإذا تم توصيل دائرة خارجية، فسوف تتدفق الإلكترونات الحرة عبر الدائرة، مما يُنشئ تيارًا مستمرًا (DC). ويجب أن تكون طاقة الفوتون أكبر من فجوة نطاق المادة شبه الموصلة حتى تحدث هذه العملية. تمر الفوتونات التي تحتوي على طاقة أقل من فجوة النطاق عبر المادة دون أن يتم امتصاصها، في حين أن الفوتونات التي تحتوي على طاقة أكبر بكثير من فجوة النطاق سيتم تحويل طاقتها الزائدة إلى حرارة، مما يقلل من الكفاءة الإجمالية للخلية.

ابتكر تشارلز فريتس أول خلية كهروضوئية صلبة عام ١٨٨٣، حيث غطى السيلينيوم بطبقة رقيقة من الذهب. ومع ذلك، كانت كفاءتها أقل من ١٪. وتحقق الإنجاز الكبير عام ١٩٥٤ في مختبرات بيل، حيث طوّر داريل تشابين وكالفن فولر وجيرالد بيرسون أول خلية شمسية سيليكونية عملية، محققين كفاءة بلغت حوالي ٦٪. شكل هذا الاختراع بداية العصر الحديث لتكنولوجيا الطاقة الشمسية، واستُخدم في البداية لتطبيقات متخصصة مثل تشغيل الأقمار الصناعية في الفضاء.

UNESCO Nomenclature: 2211
- فيزياء الحالة الصلبة

يكتب

الظاهرة الفيزيائية

الاضطراب

التأسيسية

الاستخدام

الاستخدام الواسع النطاق

السلائف

  • تم تأكيد ذلك لاحقًا من خلال اكتشاف الإلكترون بواسطة جيه جيه تومسون (1897)
  • لاحقًا شرح أينشتاين للتأثير الكهروضوئي (1905)
  • تطور فيزياء أشباه الموصلات ونظرية الوصلة p-n (أربعينيات القرن العشرين)
  • اكتشاف الموصلية الضوئية للسيلينيوم بواسطة ويلوبي سميث (1873)

التطبيقات

  • الألواح الشمسية لتوليد الطاقة على نطاق سكني وخدمي
  • محطات الطاقة الكهروضوئية
  • الآلات الحاسبة والساعات التي تعمل بالطاقة الشمسية
  • أنظمة طاقة المركبات الفضائية
  • الاستشعار عن بعد والاتصالات

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارات محتملة

بسبب عمليات جمع البيانات من خلال برامج الروبوت، والتي تتجاوز حاليًا 40 ألفًا يوميًا، فإن هذا المحتوى مخصص لأعضاء المجتمع فقط.
> تسجيل الدخول < أو > سجل < (مجاني 100٪) للوصول إلى هذا، وكذلك جميع المحتويات والأدوات الأخرى المقيدة.

ذات الصلة ب: التأثير الكهروضوئي، الخلية الشمسية، أشباه الموصلات، الوصلة P-N، زوج الإلكترون-الثقب، الفوتونات، التيار المباشر، فجوة النطاق، بيكريل، الطاقة المتجددة.

السياق التاريخي

التأثير الكهروضوئي

1833
1834
1836
1839-01-01
1842
1847
1850
1832
1834
1835
1838
1841
1845
1850
1850

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

الاختراع والابتكار والمبادئ التقنية ذات الصلة

الصور بالحجم الكامل والتنزيلات متاحة فقط 100% مجاناً للأعضاء المسجلين.