fényelektromos cella
(fotovoltaikus cellák, fotofeszültség cellák, fotokonduktiv cellák, fotovezetési cellák, fényelem, fotoátalakító, napelem)

Berendezés, amelynek egyes elektromos tulajdonságait a beérkező fény mennyisége szabja meg.
Működése a fényelektromos hatáson alapul.
A fényelektromos cellák között vannak fotovoltaikus (fotofeszültség) cellák, amelyekben a fényhullámok hatására feszültség keletkezik, és fotokonduktiv (fotovezetési) cellák, amelyek vezetőképessége a beérkezó fény mennyiségével nő.
Fénymérőkben (pl. fényképészet), fényérzékelőkben (riasztókészülékek) és az űrhajók áramellátó rendszerében használnak ilyen berendezéseket.

A képen jól látszanak a napelem cellák az űrhajós mögött.

Fényelemnek (fotoátalakítónak) neveznek általában minden olyan félvezető eszközt, amely elektromágneses hullámokból elektromos áramot állít elő.

Az alábbi animáció a fotovoltaikus cellák működési elvét mutatja be.
A napelem cellák két megfelelően szennyezett szilicium rétegből állnak
- Az alsó réteg P típusú anyaggal , pl. alumíniummal, galliummal vagy indiummal szennyezett, amelyek lukakat (zöld körök) képezmek.
- A felső N típusú réteg foszforral, arzénnal, vagy antimonnal szennyezett, ez biztosítja a mobil elektronokat (kék pontok).


Az animáció két szakaszból áll.
- SÖTÉT SZAKASZ: A szilicium kristály természete miatt az elektronok nem stabilan kötöttek az N rétegben hajlamosak átvándorolni a P rétegbe, hogy ott stabil oktettet alkossanak. Ennek hatására potenciál különbség alakul ki a két réteg között.
- MEGVILÁGÍTÁS: Az elektronok gerjesztett állapotba kerülnek, amikor a fotonok behatolnak a P rétegbe. A gerjesztett elektronok a megfelelően kialakított napelemben a külső áramkörön keresztül visszajutnak az N rétegbe.

Felhasznált irodalom