Вот и очередная статья из моей рубрики "виды и история",мои предыдущие статьи о конденсаторах и транзисторах вы можете посмотреть перейдя по ссылкам.
И начну я как обычно с истории.
Впервые с фотоэлектрическим эффектом столкнулся в 1839 году французский физик Александр Эдмон Беккерель. Он проводил эксперименты с электролитическими элементами, используя платину в качестве электродов – анода и катода.
Измеряя при этом ток, протекающий между электродами, ученый заметил, что при свете его величина незначительно возрастает по сравнению с величиной тока в темноте. Так было открыто явление фотоэлектрического эффекта. Но, хотя открытие и состоялось, практическое применение ему было найдено только спустя несколько десятилетий.
Только 1873 году английский инженер Смит Уиллоуби, проводя опыты по определению проводимости селена, обнаружил, что при освещении этот проводник изменяет сопротивление. Открытие повлекло за собой множество исследований в этом направлении.
В 1876 году Уильям Гриллс Адамс вместе со своим учеником Рихардом Эвансом Дэем обнаружили, что селен способен сам вырабатывать электричество, если его осветить достаточно мощным источником света. И хотя селен не пригоден к тому, чтобы вырабатывать электричество достаточной мощности, это исследование показало, что можно получать электроэнергию непосредственно из твердых материалов, без использования тепловой или механической энергии.
Потом , с 1888 по 1891 год исследованием внешнего фотоэффекта вплотную занимался выдающийся русский ученый Александр Григорьевич Столетов. На основании своих исследований он создал первый в мире фотоэлемент, в основу действия которого был положен внешний фотоэффект. Изучая зависимость силы тока от интенсивности излучения, попадающего на фотокатод, Столетов вывел первый закон фотоэффекта, который получил имя ученого – закон Столетова.
Закон Столетова формулируется следующим образом.
Фототок насыщения прямо пропорционален интенсивности падающего излучения.
И именно он лег в основу следующих изобретений в этой области.
В 1907 году Альберт Эйнштейн разработал теоретическое обоснование фотоэлектрического эффекта. И в скорее после этого в 1912 – 1916 годах американский физик Роберт Эндрюс Милликен сумел экспериментально подтвердить теорию Эйнштейна.
А в 1940 году Рассел Ол, сотрудник лаборатории Белла, проводил опыты с образцами на кремниевой основе и имеющих различные химические составы. Один образец при охлаждении дал трещину. Его распилили и проводили опыты по уже нерегламентированной программе. И вот здесь Рассел Ол неожиданно обнаружил, что если образец осветить, то электроизмерительные приборы, подключенные в цепь, показывают изменения тока и напряжения. Дальнейшие работы с кремнием уже носили целенаправленный характер. При исследовании кремниевых образцов с различными присадками были выведены общие закономерности, которые в конечном итоге привели к открытию p-n перехода в полупроводниках.
А далее, уже 1948 году была разработана первая концепция полупроводниковых фотоэлектрических преобразователей на диодах Шоттки. И в1950 году Уильям Брэдфорд Шокли разработал теоретическую модель p-n перехода, создав тем самым базу для создания современных солнечных батарей.
И наконец 1953 году Дэрил Чапин, Кэлвин Фуллер и Джеральд Пирсон изготовили первые в мире кристаллические кремниевые солнечные элементы. Каждый из этих элементов имел площадь активной поверхности около двух квадратных сантиметров.
Эффективность самых первых фотоэлементов была всего 4%. Вдохновленные полученными результатами ученые продолжали работу над своим творением, и уже вскоре были получены элементы с эффективностью 6%.
Чтож... С историей мы разобрались, давайте перейдем к видам.
Фотоэлементы классифицируются главным образом по типу фотоэффекта.
1) Внешний фотоэффект или фотоэлектронная эмиссия. Электроны, вылетающие за границы вещества при возникновении внешнего фотоэффекта, называются фотоэлектронами. Образующийся фотоэлектронами при этом электрический ток, при упорядоченном движении по внешнему электрическому полю, называется фототоком.
2) Внутренний фотоэффект. Он влияет на фотопроводимость материала. Этот эффект появляется при перераспределении электронов по диэлектрикам и полупроводникам, в зависимости от их агрегатного и энергетического состояния. Перераспределяющее явление возникает под действием светового потока. Только при таком действии повышается электропроводимость вещества, то есть, возникает эффект фотопроводности.
2) Вентильный фотоэффект.Таким эффектом называется переход фотоэлектронов из собственных тел в другие тела или электролиты .
На основе первого эффекта работают вакуумные фотоэлементы.
На основе второго и третьего - солнечные батареи.
Подробнее о видах фотоэффекта вы сможете прочитать в моих следующих статьях.