top of page
Excitació fotònica
Prenguem un diagrama de nivells energètics amb una banda de valència, una de conductivitat, i entremig una bretxa energètica. Aquest serà el cas general des del que partirem:
Llavors, excitem el sistema llençant-hi fotons, tal i com es mostra en l’esquema.
A partir d’aquí, 3 coses poden succeir en funció de la relació entre l’energia que hi apliquem i l’energia de la bretxa:
1. En primer lloc, si , aquest fotó no interactuarà amb el sistema i continuarà el seu camí, ja que no serà suficientment poderós energèticament com per promoure cap electró.
En aquest cas, estaríem parlant d’un material transparent per la falta d’interacció.
Com a resultat, el mateix fotó seguiria intacte, i el sistema inalterat.
2. A continuació, si , el fotó estaria aportant l’energia suficient, i precisa, per a promoure un electró a la banda de conductivitat.
Seguidament, aquest electró tornaria a la banda de valència per falta d’energia que el mantingués, tot emetent l’energia de la bretxa, la qual seria la mateixa que el fotó inicial, i per tant emetent el mateix fotó.
3. L’últim cas, i el més complex, si , el fotó donaria suficient energia per promoure un electró, i encara li en sobraria. D’aquesta, podrien derivar dos casos que acaben de la mateixa manera, que fos suficient per promoure un altre electró, i un altre, i un altre, fins que l’energia sobrant no fos suficient com promoure’n més. En aquest cas, aquesta energia es manifestaria en forma de calor.
Després, els electrons excitats retornarien a la banda de valència, tot emetent energia, que seria la mateixa que la de la bretxa, obtenint, així, una emissió de fotons inferior a la rebuda. Els fotons emesos complirien:
Sent l’energia dels fotons rebuts diferent de la dels fotos emesos.
Per una altra banda, si connectem la banda de conductivitat a un corrent, i mantenim una energia lumínica constant i suficient com per a excitar electrons, acabem generant electricitat a partir de llum.
A més a més, si enlloc del cas anterior connectem una bateria a la banda de valència i hi apliquem corrent, podem forçar als electrons a pujar la banda de conductivitat i fer un fotosensor, o bé podem excitar electrons i deixar que baixin i emetin energia, i com que podem saber la longitud d’ona per l’expressió de l’energia dels fotons emesos a l’apartat 3 anterior, en podem fer un díode emissor de llum.
Tot plegat, els punts i les característiques descrites, formen les bases de la fotovoltaica.
Com a últim punt en aquest àmbit, podem intentar fer un gràfic en el que contraposem el percentatge d’energia absorbida respecte la longitud d’ona, la qual és inversament proporcional a la primera. Com més energia apliquem, més es energia serà absorbida. A partir que l’energia sigui menor a la de la bretxa, ja no serà visible. D’aquesta manera, i marcant l’àrea que podem apreciar nosaltres, en resulta pel carboni i el silici:
bottom of page