Effet photoélectrique vs effet photovoltaïque
La manière dont les électrons sont émis dans l'effet photoélectrique et l'effet photovoltaïque crée la différence entre eux. Le préfixe "photo" dans ces deux termes suggère que ces deux processus se produisent en raison de l'interaction de la lumière. En fait, ils impliquent l'émission d'électrons par l'absorption de l'énergie de la lumière. Cependant, leur définition diffère car les étapes de progression sont différentes dans chaque cas. La principale différence entre les deux processus est que dans l'effet photoélectrique, les électrons sont émis dans l'espace alors que, dans l'effet photovoltaïque, les électrons émis pénètrent directement dans un nouveau matériau. Discutons-en en détail ici.
Qu'est-ce que l'effet photoélectrique ?
C'est Albert Einstein qui a proposé cette idée en 1905 grâce à des données expérimentales. Il a également expliqué sa théorie sur la nature particulaire de la lumière en confirmant l'existence de la dualité onde-particule pour toutes les formes de matière et de rayonnement. Dans son expérience sur l'effet photoélectrique, il explique que lorsque la lumière est projetée sur un métal pendant un certain temps, les électrons libres dans les atomes de métal peuvent absorber l'énergie de la lumière et sortir de la surface en s'émettant dans l'espace. Pour que cela se produise, la lumière doit transporter un niveau d'énergie supérieur à une certaine valeur seuil. Cette valeur seuil est également appelée « fonction de travail » du métal respectif. Et c'est l'énergie minimale nécessaire pour retirer l'électron de sa coquille. L'énergie supplémentaire fournie sera convertie en énergie cinétique de l'électron lui permettant de se déplacer librement après avoir été libéré. Cependant, si seule l'énergie égale au travail d'extraction est fournie, les électrons émis resteront à la surface du métal, incapables de se déplacer en raison du manque d'énergie cinétique.
Pour que la lumière transfère son énergie à un électron d'origine matérielle, on pense que l'énergie de la lumière n'est en fait pas continue comme une onde, mais se présente sous la forme de paquets d'énergie discrets appelés Par conséquent, il est possible que la lumière transfère chaque quanta d'énergie à des électrons individuels en les propulsant hors de leur coquille. De plus, lorsque le métal est fixé comme cathode dans un tube à vide avec une anode réceptrice du côté opposé avec un circuit externe, les électrons qui sont éjectés de la cathode seront attirés par l'anode, qui est maintenue à une tension positive et, par conséquent, un courant est transmis dans le vide, complétant le circuit. C'était la base des découvertes d'Albert Einstein qui lui ont valu le prix Nobel de physique en 1921.
Qu'est-ce que l'effet photovoltaïque ?
Ce phénomène a été observé pour la première fois par le physicien français A. E. Becquerel en 1839 lorsqu'il tenta de produire un courant entre deux plaques de platine et d'or, immergées dans une solution et exposées à la lumière. Ce qui se passe ici, c'est que les électrons dans la bande de valence du métal absorbent l'énergie de la lumière et, lors de l'excitation, sautent dans la bande de conduction et deviennent ainsi libres de se déplacer. Ces électrons excités sont ensuite accélérés par un potentiel de jonction intégré (potentiel Galvani) afin qu'ils puissent passer directement d'un matériau à l'autre contrairement à la traversée d'un espace vide comme dans le cas de l'effet photoélectrique, ce qui est plus difficile. Les cellules solaires fonctionnent sur ce concept.
Quelle est la différence entre l'effet photoélectrique et l'effet photovoltaïque ?
• Dans l'effet photoélectrique, les électrons sont émis dans un espace vide alors que, dans l'effet photovoltaïque, les électrons pénètrent directement dans un autre matériau lors de l'émission.
• L'effet photovoltaïque est observé entre deux métaux qui sont en conjonction l'un avec l'autre dans une solution, mais l'effet photoélectrique se produit dans un tube à rayons cathodiques avec la participation d'une cathode et d'une anode connectées via un circuit externe.
• L'apparition de l'effet photoélectrique est plus difficile par rapport à l'effet photovoltaïque.
• L'énergie cinétique des électrons émis joue un grand rôle dans le courant produit par effet photoélectrique alors qu'elle n'est pas si importante dans le cas de l'effet photovoltaïque.
• Les électrons émis via l'effet photovoltaïque sont poussés à travers un potentiel de jonction contrairement à l'effet photoélectrique où il n'y a pas de potentiel de jonction impliqué.
