Photoeffekt

Im Jahr 1839 entdeckte der französische Physiker Alexandre Edmond Becquerel den Photoeffekt. Er stellte als erster in einem Versuch fest, dass zwischen zwei elektrolytischen Zellen, also Zellen, die Elektronen transportieren, ein vom Licht abhĂ€ngiger elektrischer Stromfluss stattfindet. Unter anderem forschte der berĂŒhmte deutsche Physiker Heinrich Hertz in den 1880er Jahren den Photoeffekt weiter. SpĂ€ter griff Albert Einstein den Photoeffekt nochmals auf und bezog diesen in seinen Arbeiten an der Lichtquantentheorie ein. Ein Nebeneffekt dieser Theorie ist außerdem die Entdeckung des Welle-Teilchen-Dualismus, dass sich Licht sowohl wie eine Welle, als auch ein Teilchen verhĂ€lt.

Erst durch die Beschreibung dieses PhĂ€nomens durch die Arbeit an der Lichtquantentheorie konnte dieses Verhalten elektrischer LadungstrĂ€ger unter Lichteinfluss physikalisch beschrieben werden. Somit stellte Einstein fest, dass geladene Photonen (geladene Lichtteilchen) ihre Ladung wieder an andere LadungstrĂ€ger, wie etwa Elektronen, abgeben können. Die Elektronen in der Solarzelle werden durch die Photonen in einen höheren Energiezustand versetzt, sodass die Elektronen zu freien LadungstrĂ€gern werden. Dieses Verhalten wird besonders in der Stromerzeugung durch Photovoltaikanlagen genutzt. Erstmalig genutzt wurden die Solartechnik in der Luft- und Raumfahrttechnik. Unter anderem konnten so Satelliten gebaut werden, die im Weltraum durch Sonneneinstrahlung eigenstĂ€ndig benötigten Strom erzeugten, somit auf eine unerwĂŒnschte große Batterie verzichten konnten und Satelliten damit erst wirtschaftlich machten.

 




Anzeige

Wird einem Halbleiter also Licht oder WĂ€rme zugefĂŒhrt, wird er durch diese Energiezufuhr letztlich leitfĂ€hig. In einer Solarzelle finden sich zwei Halbleiterschichten des Halbmetalls Silizium, wobei die Schichten als positiver und negativer Pol fĂŒr die ElektronenĂŒbertragung dienen. Im Übergangsbereich zwischen beiden Halbleiterschicht entsteht dann bei Lichteinfall ein elektrisches Feld wie es durch den Photoeffekt beschrieben von Einstein und Bequerel beschrieben wurde. Die so freigesetzten LadungstrĂ€ger können dann zur Stromerzeugung genutzt werden, sofern ein Verbraucher an den Stromkreis angeschlossen ist. Bei diesem Prozess entsteht Gleichstrom mit relativ hoher Spannung, der jedoch erst durch einen Wechselrichter in benötigten Wechselstrom umgewandelt werden muss, da moderne Stromnetze und HaushaltsgerĂ€te ausschließlich mit Wechselstrom arbeiten.

Hi Five!
Danke!