Φωτοηλεκτρικό Μετατροπέας

Ορισμός

Ένα φωτοηλεκτρικό μετατροπέας είναι ένα πολυκρυστάλλινο συστήμα που μετατρέπει την ενέργεια φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια. Χρησιμοποιεί ένα φωτοαισθητικό στοιχείο που εκδίδει ηλεκτρόνια όταν πλήττεται από το φως, αλλάζοντας τις ηλεκτρικές ιδιότητες του στοιχείου και παράγοντας ένα ρεύμα ανάλογο με την ένταση του απορροφημένου φωτός. Το παρακάτω σχήμα δείχνει τη δομή του πολυκρυστάλλινου υλικού.

Ένας φωτοηλεκτρικός μετατροπέας απορροφά την ακτινοβολία φωτός που επικαλύπτει το πολυκρυστάλλινο υλικό. Αυτή η απορρόφηση ενεργοποιεί τα ηλεκτρόνια του υλικού, προκαλώντας την κίνησή τους. Η κινητικότητα των ηλεκτρονίων παράγει ένα από τα τρία επόμενα φαινόμενα:

• Μια αλλαγή στην αντίσταση του υλικού.

• Μια αλλαγή στο εξοδικό ρεύμα του πολυκρυστάλλινου.

• Μια αλλαγή στην εξοδική τάση του πολυκρυστάλλινου.

Ταξινόμηση των Φωτοηλεκτρικών Μετατροπέων

Οι φωτοηλεκτρικοί μετατροπείς ταξινομούνται ως εξής:

Φωτοεκτοξευτική Σελίδα

Η φωτοεκτοξευτική σελίδα μετατρέπει φωτόνια σε ηλεκτρική ενέργεια. Περιέχει έναν ανώδων στύλο και έναν κάθοδο, και οι δύο επενδυμένοι με ένα φωτοεκτοξευτικό υλικό, όπως το αντιμόνιο και το αστράγγιο.

Όταν η ακτινοβολία φωτός πλήττει την κάθοδο, τα ηλεκτρόνια ξεκινούν να ρέουν από την κάθοδο προς τον ανώδων. Και ο ανώδων και η κάθοδος είναι σφραγισμένοι μέσα σε ένα κλειστό, αδιάφανο κενό σωλήνα. Όταν η ακτινοβολία φωτός φθάνει στον κλειστό σωλήνα, τα ηλεκτρόνια εκτοξεύονται από την κάθοδο και κινούνται προς τον ανώδων.

Ο ανώδων διατηρείται σε θετικό δυναμικό, προκαλώντας ένα φωτοηλεκτρικό ρεύμα να ρέει μέσα του. Η έκταση αυτού του ρεύματος είναι ανάλογη με την ένταση του φωτός που διασχίζει τον σωλήνα.

Φωτοηλεκτρική Σελίδα

Η φωτοηλεκτρική σελίδα μετατρέπει την ενέργεια φωτός σε ηλεκτρικό ρεύμα. Χρησιμοποιεί πολυκρυστάλλινα υλικά, όπως το σελενίο, το γερμανίουμ (Ge) ή το σελενίο (Se), ως φωτοαισθητικό στοιχείο.

Όταν ένας φωτεινός πύνακας πλήττει το πολυκρυστάλλινο υλικό, η ηλεκτρογέννησή του αυξάνεται, και το υλικό λειτουργεί ως κλειστός τελεστής. Τότε το ρεύμα ρέει μέσα στο υλικό, αποκλίνοντας το δείκτη ενός μετρητή.

Φωτοβολταϊκή Σελίδα

Η φωτοβολταϊκή σελίδα είναι ένα είδος ενεργού μετατροπέα. Το ρεύμα ξεκινά να ρέει στη φωτοβολταϊκή σελίδα όταν ενσωματώνεται ένα φορτίο. Το πυρίτιο και το σελενίο είναι συνηθισμένα χρησιμοποιούμενα πολυκρυστάλλινα υλικά. Όταν το πολυκρυστάλλινο υλικό απορροφά φως (και όχι θερμότητα), τα ελεύθερα ηλεκτρόνια του ξεκινούν να κινούνται - ένα φαινόμενο γνωστό ως φωτοβολταϊκό φαινόμενο.

Η κίνηση των ηλεκτρονίων παράγει ρεύμα στη σελίδα, γνωστό ως φωτοηλεκτρικό ρεύμα.

Φωτοδιόδο

Η φωτοδιόδο είναι ένα πολυκρυστάλλινο συστήμα που μετατρέπει το φως σε ρεύμα. Όταν η φωτοδιόδο απορροφά ενέργεια φωτός, τα ηλεκτρόνια στο πολυκρυστάλλινο υλικό ξεκινούν να κινούνται. Η φωτοδιόδο έχει πολύ μικρό χρόνο αντίδρασης και σχεδιάζεται να λειτουργεί υπό αντίστροφη πολάριση.

Φωτοτρανζίστορ

Ο φωτοτρανζίστορ είναι ένα συστήμα που μετατρέπει την ενέργεια φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια, παράγοντας και ρεύμα και τάση.

Φωτοβολταϊκή Σελίδα

Η φωτοβολταϊκή σελίδα είναι ένα διπολικό σύστημα από πολυκρυστάλλινο υλικό, συμπεριλημμένο σε ένα διαφανές δοχείο, επιτρέποντας στο φως να φθάνει εύκολα στο φωτοαισθητικό στοιχείο. Όταν το στοιχείο απορροφά φως, ένα ρεύμα ξεκινά να ρέει από τη βάση προς τον εκτροχιαστή του συστήματος, το οποίο μετά τρέπεται σε τάση.