Fotogalvaaniline efekt

Fotogalvaaniline efekt (inglise keeles photovoltaic effect) on fotoelektriline efekt, mis seisneb teatud ainestruktuuris elektromotoorjõu tekkimises valguse mõjul. Selle nähtuse rakendused on teinud võimalikuks Päikese valguse vahetu muundamise elektrienergiaks.

Valguse muundamine toimub pooljuhtmaterjalis (enamasti ränis) loodud pn-siirdes. Kui valgus langeb siirde ruumlaengu piirkonda, saavad räni aatomite valentsitsooni elektronid footonitelt niipalju energiat juurde, et siirduvad kõrgemale energiatasemele – juhtivustsooni. Seal nad vabanevad aatomitest ja liiguvad pn-siirde ruumlaengu elektrivälja mõjul väljundkontaktile – anoodile. (Siirdes ruumlaengu tekkimise kohta vt ruumlaeng.) Lahkunud elektronidest kristallivõresse jäänud augud kui positiivsed laengud liiguvad vastavalt katoodelektroodi poole.

Niisiis tekivad valguse energia toimel paarikaupa vabad elektronid ja ja augud, mis triivivad sisemise elektrivälja toimel sarnaselt dopeeritud aladele: elektronid triivivad n-tüüpi pooljuhikihti ja augud p-kihti. Elektroodide vahel tekib potentsiaalide vahe ja elektroodidega ühendatud koormuses elektrivool.

Sõltuvalt aine struktuurist eristatakse fotogalvaanilist efekti anorgaanilistes kristallstruktuurides, eelkõige ränikristallelementides, ja polümeersetes pooljuhtides (polümeersetes päikeseelementides).

Fotogalvaanilise efekti uurimise ja rakendamisega seotud valdkonna kohta on kasutusel nimetus fotogalvaanika (inglise keeles photovoltaic).

Fotogalvaanilist nähtust täheldas esmakordselt prantsuse füüsik Edmond Becquerel 1839. aasta|. Fotogalvaanilisi elemente hakati vooluallikana kasutama kosmosesõidukites 1958. aastal, seejärel ka näiteks kalkulaatorites. Tänapäeval on energiasüsteemi ühendatud päikesepargid ülekaalukalt kõige olulisem fotogalvaanilise efekti rakendusvaldkond.

Vaata ka muuda

Viited muuda