Photoélectrique/Photovoltaïque

Dans cette vidéo, on aborde le lien entre l'effet photoélectrique et le photovoltaïsme. Le silicium, un semi-conducteur, possède une bande de valence et une bande de conduction qui ne se chevauchent pas. Cependant, leur écart énergétique, appelé gap, est faible, avec une valeur de 1,11 électronvolts. Le travail d'extraction d'un électron d'un atome de silicium provoquant son ionisation est égal à l'énergie d'ionisation divisée par le nombre d'Avogadro. Cette valeur peut être exprimée en électronvolts et est calculée à 1,31x10^(-18) joules. La fréquence seuil du silicium, à partir de laquelle l'effet photoélectrique est observable, est calculée en divisant le travail d'extraction par une constante. Sa valeur est de 1,98x10^15 Hertz. La longueur d'onde maximale de la radiation permettant l'observation de l'effet photoélectrique sur le silicium est calculée en utilisant la relation entre la fréquence seuil et la longueur d'onde. Elle est de 152 nanomètres. Le diagramme énergétique du silicium représente la bande de valence, la bande de conduction et la bande interdite. Le gap entre la bande de valence et la bande de conduction est représenté par une flèche et est nécessaire pour comprendre le rôle des semi-conducteurs dans le photovoltaïsme. Lorsqu'un photon d'énergie supérieure ou égale au gap frappe un atome de silicium, il est absorbé, et un courant apparaît dans le cristal, ce qui est l'effet photovoltaïque. La longueur d'onde maximale de la radiation permettant l'observation de cet effet est calculée en utilisant la relation entre l'énergie d'un photon et sa longueur d'onde. Sa valeur est de 1,12 µm. En résumé, l'effet photoélectrique nécessite une longueur d'onde plus faible que l'effet photovoltaïque. Ces deux phénomènes sont au cœur du chapitre et sont très intéressants à étudier.