Home >Documents >Celula fotoelectrica

Celula fotoelectrica

Date post:16-Sep-2015
Category:
View:140 times
Download:33 times
Share this document with a friend
Description:
Fizica clasa aXa
Transcript:
  • Celula fotoelectrica este alcatuita dintr-un tub de sticla vidat sau continand un gaz inert la presiune redusa care are in interior doi electrozi : catodul ( C ) format dintr-un strat subtire de metal (Cs, Na, K) depus pe o portiune din peretele tubului si anodul (A), format dintr-o retea de inel sau bobita metalica.

    Sub actiunea radiatiilor electromagnetice (vizibile) fotocatodul emite electroni care sunt dirijati spre anod datorita campului electric produs de tensiunea dintre C si A si sunt captati de catre acesta stabilindu-se un curent electric, indicat de galvanometru G. Deci celula fotoelectrica transforma un semnal luminos intr-un semnal electric.

  • Celulele fotoelectrice cu vid sunt mai putin sensibile (curentul fotoelectric se stabileste la valori mai mari ale fluxului radiatiilor electromagnetice), dar sunt lipsite de inertie (intensitatea curentului fotoelectric urmareste prompt si liniar variatia fluxului luminos care cade pe catod); celulele cu gaz sunt mai sensibile dar prezinta o inertie determinata de procesele ce se produc in cazul din tub.

    O celul fotoelectric poate fi asimilat cu o diod fotosensibil, funcionarea ei bazndu-se pe proprietile materialelor semiconductoare.

  • Celula fotoelectric permite conversia direct a energiei luminoase n energie electric. Principiul de funcionare se bazeaz pe efectul fotoelectric. De fapt, o celul este constituit din dou straturi subiri de material semiconductor.

    Cele dou straturi sunt dopate diferit: Pentru stratul N, aport de electroni periferici Pentru stratul P, deficit de electroni.

  • ntre cele dou straturi va apare o diferen de potenial electric. Energia fotonilor luminii, captai de electronii periferici (stratul N) le va permite acestora s depeasc bariera de potenial i s creeze astfel un curent electric continuu. Pentru colectarea acestui curent, se depun, prin serigrafie, electrozi pe cele dou straturi semiconductoare .

    Electrodul superior este o gril ce permite trecerea razelor luminoase. Pe acest electrod se depune apoi un strat antireflectorizant, pentru creterea cantitii de lumin absorbit.

  • Celula fotoelectric este elementul de baz n conversia fotoelectric. n ntuneric, ea se comport ca i o jonciune PN (diod). n aceste condiii, o celul fotoelectric are caracteristica curent - tensiune a unei jonciuni PN.

    Cnd celula este iluminat, ea produce un curent cu att mai mare cu ct iluminarea este mai intens. Curentul este deci, proporional cu iluminarea. Se va regsi aceeai caracteristic de mai sus, dar decalat n jos cu curentul Iph (fotocurent), corespunztor intensitii iluminrii.

    n sfrit, trebuie observat c, pentru a se obine caracteristica curent-tensiune ca n Figura 2a, se consider ca sens de referin al curentului, sensul opus lui Id , respectiv sensul fotocurentuluiI Iph.

  • Se poate obine, de asemenea, caracteristica de putere P = f(U), care, pentru anumite condiii de iluminare i temperatur, pune n eviden un punct de funcionare la puterea maxim, aa cum se poate observa n Figura 2b.

    Figura 2a

    Figura 2b

  • Cercetatorii din cadrul U.S. Department of Energys National Renewable Energy Laboratory, au stabilit un adevarat record mondial in cadrul realizarii celei mai eficiente celule fotoelectrice prin crearea unui dispozitiv fotovoltaic care transforma 40,8% din lumina solara primita direct in electricitate. Acesta este pana in prezent cea mai ridicata rata a eficientei unui dispozitiv fotovoltaic cunoscut.Noul dispozitiv care aduce o raza de speranta pentru toti cei care vad viitorul planetei ca pe unul strict ecologic si bazat pe tehnologii si energii nepoluante, a fost inventat de savantii John Geisz si Mark Wanlass. Mark Wanlass a fost cel care a inventat celula fotoelectrica, inventie care a cucerit recent premiul R&D 100. Designul sau a fost modificat de o echipa condusa de John Geisz care, ulterior a optimizat jonctiunea energetica tranformand atat legatura de mijloc cat si legatura de jos in legaturi metamorfice.

  • Eficienta de 40,8% a fost masurata sub lumina concentrata a 326 de sori, un soare reprezentand aici cantitatea de lumina care atinge Terra intr-o zi insorita. Noul tip de celula este candidatul perfect in tehnologiile revolutionare din domeniul viitorilor sateliti spatiali si ai vehiculelor terestre pe baza de energie solara. Noua descoperire este o adevarata lovitura pe piata mondiala, nu doar datorita capacitatilor sale cu adevarat remarcabile, cat si costurilor de productie reduse.

  • Pe principiul efectului fotoelectric functioneaza celulele fotoelectrice,care transforma energia luminoasa in energie electrica. Ele au o mare raspandire in automatizare, televiziune, cinematografie .. Celula fotoelectrica cu vid: consta intr-un mic balon de sticla vidat, acoperit pe o anumita portiune interioara cu un strat metalic ce constituie fotocatodul. Se utilizeaza straturi de cesiu, potasiu, argint,antimoniu-cesiu, in functie de domeniul spectral la care trebuie sa fie sensibila celula. Anodul este un inel metalic asezat la o anumita distanta de catod. Cei doi electrozi pot fi legati la un circuit cu ajutorul a doua fire metalice ce trec prin peretele sticlei. Fotonii de energie hu cazand pe catod expulzeaza de pe suprafata acestuia electroni prin efect fotoelectric exterior . Acestia sunt dirijati spre anod de catre campul electric accelerator creat de bateria B, dand astfel nastere unui curent electric ce trece prin consumatorul R. Curentul de saturatie obtinut cu aceste celule cu vid este de aproximativ 50 microamperi pe lumen. Receptorul R trebuie sa fie destul de sensibil pentru a raspunde la semnale foarte mici de curent declansate de fluxurile luminoase

  • Celula fotoelectrica cu gaz :celula este umpluta cu un gaz inert la presiuni mai mici decat cea atmosferica. Daca tensiunea dintre anod si catod este suficienta, electronii emisi din catod de catre fotoni, pot fi accelerati in campul electric pana la energia cinetica necesara ionizarii atomilor gazului prin ciocniri.

    Ionii pozitivi si electronii asfel generati, se indreapta catre electrozii corespunzatori, contribuind asfel la cresterea curentului. Pentru un flux luminos dat, aceste celule dau curenti de saturatie de zeci de ori mai mari decat cele cu vid.

Click here to load reader

Reader Image
Embed Size (px)
Recommended