Ogniwo słoneczne

Ogniwem słonecznym może być również "odwrócona" dioda fotoluminescencyjna - nie zasilana zewnętrznym źródłem prądu, ale oświetlona światłem. Diodę podłączamy do miernika napięcia (o dużej oporności wewnętrznej) - oświetlona światłem o "odpowiedniej" długości fali, wytwarza napięcie, około 1,0-2,5 V w zależności od jej koloru. Za pojawienie się napięcia na nóżkach diody odpowiedzialne jest zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne.

W zjawisku fotoelektrycznym zewnętrznym elektrony są, pod wpływem światła, wyrzucane na zewnątrz metalu. Długość fali promieniowania padającego na metal musi być dostatecznie mała, mniejsza od pewnego progu, charakterystycznego dla danego materiału. Energia każdego fotonu jest proporcjonalna do częstotliwości promieniowania (E = hν = hc/λ). Minimalna wartość energii potrzebna do wyrzucenia elektronu nosi nazwę pracy wyjścia W. Zjawisko fotoelektryczne zostało wyjaśnione po raz pierwszy przez Einsteina w 1905 roku. Według niego energia kinetyczna fotoelektronów jest równa:

E_kin ... jest maksymalną energią kinetyczną wyemitowanego elektronu, h ..... stałą Plancka (6.626·10^-34 Js), ν ..... częstotliwością fali padającej na płytkę metalową, W ..... pracą wyjścia elektronu z metalu.

W zjawisku fotoelektrycznym wewnętrznym, elektron przenoszony jest z niższego pasma (zwanego walencyjnym) do wyższego, zwanego przewodnictwa, pozostawiając po sobie "dziurę". Dziura i elektron dryfują w przeciwnych kierunkach. Pojawiające się napięcie odpowiada przerwie energetycznej między pasmami pomniejszonej o tzw. polaryzację złącza (0.8 V). Kolor diody związany jest z wielkością przerwy energetycznej np. barwa czerwona o długości fali 680 nm odpowiada energii kwantów 1.8 eV. Dioda czerwona generuje więc napięcie 1.0 V, a zielona (520 nm) 1.5 V.