Efecto fotoeléctrico frente a efecto fotovoltaico
Las formas en que se emiten los electrones en el efecto fotoeléctrico y el efecto fotovoltaico crean la diferencia entre ellos. El prefijo 'foto' en estos dos términos sugiere que ambos procesos ocurren debido a la interacción de la luz. De hecho, implican la emisión de electrones por la absorción de energía de la luz. Sin embargo, difieren en definición ya que los pasos de progresión son diferentes en cada caso. La principal diferencia entre los dos procesos es que en el efecto fotoeléctrico los electrones son emitidos al espacio mientras que en el efecto fotovoltaico los electrones emitidos ingresan directamente a un nuevo material. Analicemos eso en detalle aquí.
¿Qué es el efecto fotoeléctrico?
Fue Albert Einstein quien propuso esta idea en 1905 a través de datos experimentales. También explicó su teoría sobre la naturaleza corpuscular de la luz al confirmar la existencia de la dualidad onda-partícula para todas las formas de materia y radiación. En su experimento sobre el efecto fotoeléctrico, explica que cuando la luz se refleja en un metal durante un período, los electrones libres en los átomos del metal pueden absorber energía de la luz y salir de la superficie emitiéndose al espacio. Para que esto suceda, la luz debe llevar un nivel de energía superior a un determinado valor de umbral. Este valor de umbral también se denomina "función de trabajo" del metal respectivo. Y esta es la energía mínima que se necesita para sacar el electrón de su capa. La energía adicional proporcionada se convertirá en energía cinética del electrón, lo que le permitirá moverse libremente después de ser liberado. Sin embargo, si solo se proporciona la energía igual a la función de trabajo, los electrones emitidos permanecerán en la superficie del metal, sin poder moverse debido a la f alta de energía cinética.
Para que la luz transfiera su energía a un electrón que es de origen material, se cree que la energía de la luz, de hecho, no es continua como una onda, sino que viene en paquetes de energía discretos que se conocen como 'quanta' Por lo tanto, es posible que la luz transfiera cada cuanto de energía a electrones individuales haciéndolos salir de su caparazón. Además, cuando el metal se fija como cátodo en un tubo de vacío con un ánodo receptor en el lado opuesto con un circuito externo, los electrones que se expulsan del cátodo serán atraídos por el ánodo, que se mantiene en un voltaje positivo y, por lo tanto, se transmite una corriente dentro del vacío, completando el circuito. Esta fue la base de los hallazgos de Albert Einstein que le valieron el Premio Nobel de Física en 1921.
¿Qué es el efecto fotovoltaico?
Este fenómeno fue observado por primera vez por el físico francés A. E. Becquerel en 1839 cuando trató de producir una corriente entre dos placas de platino y oro, sumergidas en una solución y expuestas a la luz. Lo que sucede aquí es que los electrones en la banda de valencia del metal absorben la energía de la luz y, al excitarse, s altan a la banda de conducción y, por lo tanto, se vuelven libres para moverse. Estos electrones excitados luego son acelerados por un potencial de unión incorporado (potencial de Galvani) para que puedan cruzar directamente de un material a otro en contraste con cruzar un espacio de vacío como en el caso del efecto fotoeléctrico, que es más difícil. Las células solares funcionan con este concepto.
¿Cuál es la diferencia entre el efecto fotoeléctrico y el efecto fotovoltaico?
• En el efecto fotoeléctrico, los electrones se emiten en un espacio de vacío mientras que, en el efecto fotovoltaico, los electrones entran directamente en otro material al emitirse.
• El efecto fotovoltaico se observa entre dos metales que están en conjunción entre sí en una solución, pero el efecto fotoeléctrico se produce en un tubo de rayos catódicos con la participación de un cátodo y un ánodo conectados a través de un circuito externo.
• La aparición del efecto fotoeléctrico es más difícil en comparación con el efecto fotovoltaico.
• La energía cinética de los electrones emitidos juega un papel importante en la corriente producida por efecto fotoeléctrico mientras que no es tan importante en el caso del efecto fotovoltaico.
• Los electrones emitidos a través del efecto fotovoltaico son empujados a través de un potencial de unión en contraste con el efecto fotoeléctrico donde no hay potencial de unión involucrado.
