Фотогальваника - это прямое преобразование света в электричество на атомном уровне. Некоторые материалы обладают свойством, известным как фотоэлектрический эффект, который заставляет их поглощать фотоны света и высвобождать электроны. Первый фотоэлектрический модуль был построен Bell Laboratories в 1954 году.
Фотоэлектрический эффект возникает в солнечных элементах. Эти солнечные элементы состоят из двух различных типов полупроводников - p-типа и n-типа - которые соединены вместе, чтобы создать pn-переход.
Соединяя эти два типа полупроводников, электрическое поле образуется в области соединения, когда электроны движутся к положительной р-стороне, а дырки движутся к отрицательной н-стороне. Это поле заставляет отрицательно заряженные частицы двигаться в одном направлении, а положительно заряженные частицы - в другом направлении.
Свет состоит из фотонов. Эти фотоны могут быть поглощены фотоэлектрической ячейкой - тип ячейки, которая состоит из солнечных батарей. Когда свет подходящей длины волны падает на эти ячейки, энергия от фотона передается на атом полупроводникового материала в pn-переходе. В частности, энергия передается электронам в материале. Это заставляет электроны переходить в состояние с более высокой энергией, известное как зона проводимости. Это оставляет «дыру» в валентной зоне, из которой электрон выпрыгнул. Это движение электрона в результате добавления энергии создает два носителя заряда , электронно-дырочную пару.
Из-за электрического поля, которое существует в результате pn-перехода, электроны перемещаются в отрицательную n-сторону, и положительные дыры перемещаются в p-сторону, поэтому происходит с фотоэлектрическим эффектом.
