Vì sao vật liệu quang điện lại có thể thực hiện việc chuyển đổi quang năng thành điện năng?

Vật liệu quang điện thường dùng để chế tạo pin mặt trời. Vật liệu quang điện có thể biến đổi quang năng thành điện năng. Ngày nay trên toàn thế giới có đến 90% khí cụ bay dùng pin Mặt Trời để cấp động lực. Công suất của các pin có thể từ vài wat đến hạng vạn wat. Vào ngày 7-9-1988, Trung Quốc đã phóng vệ tinh khí tượng "Phong vân 1" đầu tiên lên quỹ đạo. Trong vệ tinh có 14266 pin Mặt Trời kích thước 2cm x 2cm, công suất 830 wat, hiệu suất chuyển đổi quang điện 12 - 14%, trong đó có một khối pin chế tạo bằng vật liệu gali asenua có hiệu suất chuyển đổi đến 33%.

Vật liệu quang điện thực hiện việc chuyển đổi quang năng thành điện năng như thế nào?

Vật liệu quang điện thường là các chất bán dẫn. Vật liệu bán dẫn vừa có tính dẫn điện lại vừa không dẫn điện. Nếu đưa vào tinh thể chất bán dẫn silic một ít photpho, lớp điện tử ngoài cùng của nguyên tử photpho có 5 điện tử, nhiều hơn ở nguyên tử bán dẫn silic 1 điện tử. Khi nhiệt độ của tinh thể tăng cao hoặc khi bị chiếu sáng thì điện tử nhiều hơn này sẽ nhận năng lượng và thoát ly khỏi nguyên tử photpho trở thành điện tử tự do làm điện trở suất của chất bán dẫn giảm. Nếu ta lại đưa vào tinh thể chất bán dẫn silic một ít bo, thì do vành điện tử ngoài cùng có 3 điện tử, ít hơn ở nguyên tử silic 1 điện tử. Do việc đưa bo vào tinh thể silic sẽ hình thành các "lỗ trống", các "lỗ trống" tích điện dương, có thể chuyển động tự do bên trong tinh thể bán dẫn như các điện tử tự do.

Loại chất bán dẫn hoạt động phụ thuộc điện tử tự do được gọi là "bán dẫn loại n" còn chất bán dẫn hoạt động theo phương thức lỗ trống được gọi là "chất bán dẫn loại p" Nếu người ta xen vào giữa hai chất bán dẫn một lớp rất mỏng thế nào cho ở một bên của lớp mỏng là chất bán dẫn loại p còn bên kia là chất bán dẫn loại n, ta sẽ được chất bán dẫn có cấu trúc "p - n". Trong ánh sáng Mặt Trời có các quang tử (photon) là những hạt có năng lượng, khi ánh sáng Mặt Trời chiếu vào vật liệu quang điện, cấu trúc p - n sẽ nhận năng lượng, các điện tử tự do trong chất bán dẫn loại n sẽ nhận năng lượng tạo thành các điện tử tự do tích điện âm, còn lỗ trống trong chất bán dẫn loại p tích điện dương. Nhờ đó giữa hai đầu của chất bán dẫn silic xuất hiện một điện thế. Nối hai đầu chất bán dẫn bằng dây dẫn ta sẽ có dòng điện chạy qua.

Ngày nay vật liệu quang điện được sử dụng rộng rãi trong máy tính điện tử, trong đồng hồ đeo tay. Vào thế kỷ XXI chắc sẽ xuất hiện các nóc nhà phát điện Mặt Trời, các xe ô tô chạy bằng điện Mặt Trời được sử dụng rộng rãi. Vật liệu quang điện sẽ gắn chặt với cuộc sống.

Thế nào là mật mã học?

Nói đến mật mã tự nhiên mọi người liên tưởng đến các hoạt động chính trị, quân sự, nghĩ đến các nhân viên điệp báo. Sự thực thì ngày nay mật mã đã có...

Tại sao máy bay khi cất cánh, hạ cánh và khi bay đều phải điều khiển bằng rađa?

Sân bay thường được gọi là "cảng hàng không", đấy là một đầu mối giao thông vô cùng nhộn nhịp, mỗi ngày đều có nhiều máy bay cất cánh và hạ cánh.

Côn trùng có "mũi" và "tai" không?

Mùa xuân, mùa hoa đào nở, trăm hoa đua sắc, ong bướm bay lượn, nhiều côn trùng đang lấy mật truyền phấn trong những lùm hoa, thật là một cảnh tượng tấp nập. Ong và bướm có thể ngửi được mùi hoa của các loại hoa quả, lẽ nào chúng cũng có "mũi" sao?

Tại sao hệ thống đường ống sẽ trở thành hình thức giao thông quan trọng trong tương lai?

Tàu thuyền chạy trên sông biển, xe cộ chạy trên đất liền, máy bay bay trên trời, là ba hình thức giao thông vận tải lớn mà chúng ta đều quen thuộc,...

Vì sao sợi tổng hợp hay bị xù lông, bị vón thành cục?

Trong vô số mặt hàng dệt may, hàng may bằng sợi tổng hợp hoặc có pha sợi tổng hợp được nhiều người ưa chuộng, sợi tổng hợp có nhiều ưu điểm: bền, khó...

Thế nào là ngư trường chăn nuôi biển?

Cá biển là một trong những nguồn anbumin động vật chủ yếu của con người, cũng là nguyên liệu chủ yếu của công nghiệp dược hiện đại. Loài cá khác nhau...

Tính số trận thi đấu theo thể thức thi đấu vòng tròn một lượt như thế nào?

Dùng thể thức đấu loại trực tiếp số trận thi đấu tương đối ít, thời gian thi đấu ngắn. Khi số người ghi tên thi đấu nhiều thường dùng thể thức này.

Tại sao rễ thực vật thường đâm xuống còn thân thực vật lại mọc lên?

Hạt cây trồng được rải xuống đất, có hạt đứng thẳng, có hạt đổ nghiêng, có hạt nằm sấp, có hạt lại nằm ngửa, lại có hạt bị chổng ngược, chúng ở mọi tư...

Vì sao nhiều trẻ em thích cắn móng tay?

Nếu bạn chú ý quan sát chung quanh sẽ phát hiện nhiều người có thói quen xấu: thích cắn móng tay, đặc biệt là trẻ em 5-10 tuổi.