Effet photoélectrique

[invite0ab56e34]

Bonjour,

J'effectue en ce moment des recherches sur l'effet photoélectrique dans le cadre d'un TPE sur les panneaux photovoltaïques. Je trouve plein d'informations sur Internet mais les sites ne sont pas toujours complets et décrivent l'effet photoélectrique de façon globale et j'ai donc plein de questions auxquelles je n'ai pas encore trouvé de réponses.
Donc si j'ai bien compris l'effet photoélectrique :
- est provoqué par la collision d'un photon et d'un électron des couches les plus internes (K et L) qui est ensuite éjecté de l'atome par une énergie cinétique transmise par le photon.
Pourquoi faut-il que ce soit un électron des couches internes ?
Où va cet électron éjecté de l'atome ? est-ce lui qui va fournir une énergie électrique ?

- Ensuite, le trou crée par l'extraction du photonélectron va engendrer une réorganisation du cortège électronique : un électron d'une couche supérieure à celle où se trouvait le photonélectron, va venir combler ce trou. Ce déplacement d'électron va engendrer de l'énergie qui viendra heurter un autre électron qui sera à son tour éjecté de l'atome : c'est l'électron auger.
Mêmes questions : où va cet électron et est-ce qui est à l'origine de l'énergie électrique ?

- Les deux éjections d'électrons entraînent une ionisation de l'atome. Où va t-il repêcher des électrons pour redevenir neutre ?

- Et enfin,l'électron auger correspond-t-il à l'électron de valence dans le cas de la théorie des bandes et de l'effet photovoltaïque (par ailleurs quelles sont les relations entre ces trois notions ?) ?

Merci de votre aide j'en aurai extrêmement besoin.
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[invite0ab56e34]

Et aussi n'hésitez pas à me corriger si ce que je crois avoir compris est totallement faux : ). Merci!

[LPFR]

Bonjour.
L'effet photoélectrique n'a rien à voir avec la création de paires électron-trou ni avec les panneaux solaires.
L'effet photoélectrique est l'extraction d'électrons vers l'extérieur de la matière (en général un métal) par des photons.
Wikipedia en français déconne en incluant dans effet photoélectrique la photoconduction et les cellules photovoltaïques. Heureusement ce n'est pas le cas dans la version anglaise.
Pour avoir de l'effet photoélectrique avec du silicium, vous devriez extraire des électrons de la bande de conduction du silicium, vers l'extérieur du silicium. Ça doit être faisable, mais sans aucun intérêt.
En général, quand on parle d'effet photoélectrique, il s'agit des métaux. Dans ce cas les électrons extraits sont le plus énergétiques de la bande de conduction, c'est à dire, proches du niveau de Fermi.
Il peut avoir aussi d'effet photoélectrique sur des isolants. Mais cette fois il fait beaucoup plus d'énergie car il faut sortir des électrons de la bande de valence.
Dans le cas d'atomes isolés, on ne parle pas d'effet photoélectrique.
Donc, pas de réorganisation des couches électroniques ni des électrons Auger.

Pour les panneaux photovoltaïques, on utilise des jonctions PN entre des zones dopées différemment d'un semi-conducteur. La création de paires dans la zone de charge d'espace (entre les deux zones P et N) donne lieu à un courant car le champ faramineux dans cette zone sépare la paire et envoie l'électron vers la zone N et le trou vers la zone P, avant qu'ils aient eu le temps de se recombiner.
Au revoir.

[invite0ab56e34]

Ok merci beaucoup.
Donc en fait, présenter le fonctionnement de l'effet photoélectrique dans un TPE sur les cellues photovoltaïques serait totallement inutile et ne serait là que pour faire joli ou combler quelques pages.
Dans ce cas existe-t-il au moins un lien entre la théorie des bandes et le fonctionnement des cellues au silicium ? Je suppose que oui mais je n'ai pas tout exactement compris. Si vous pouviez me faire un topo ce serait super cool. Merci : )

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Re.
J'ai regardé un peu sur le web mais je n'ai pas trouvé de page vraiment adaptée. La moins éloignée est celle ci.
En fait, il faut d'abord comprendre comment fonctionne une jonction PN, puis ajouter des photons qui vont créer des paries électron-trou dans la zone de charge d'espace.
Vous pouvez lire le baratin de ce fascicule:
http://forums.futura-sciences.com/at...ducteurs-a.pdf
jusqu'à la page 24. Sautez l'analogie de la page 6 qui était faite pour des électroniciens.

Mais ce fascicule ne parle pas d'optoélectronique. À l'époque de la première version ça n'existait pas encore.
Une fois que vous aurez compris comme fonctionne une jonction PN et sa situation à l'équilibre, il faudra regarder ce qui arrive quand des photons créent des paries dans la zone de charge d'espace.
Revenez nous dire ce que vous pensez que va arriver, et on verra.
A+

[invite0ab56e34]

Merci beaucoup je me mets à lire ;)
Pour l'instant pour moi la jonction P-N sert de champ électromagnétique qui a pour but d'empêcher les paires électron trou de se recombiner et donc d'annuler toute tension.
Une fois que j'aurai fini ma lecture je viendrai résumer ce que j'en ai compris :).

[invite0ab56e34]

Voila j'ai fini la lecture du premier site qui est très intéressant et j'ai commencé la lecture de l'autre dossier qui me parait s'égarer du sujet très rapidement et dont j'ai donc abrégé la lecture.
Mais voila ce que j'ai compris :
Lors de la mise en contact de zone dopée N et de la zone de dopée P, certains électrons de la couche dopée N (les plus énergétiques) viennent combler les trous de la couche dopée P créant ainsi une zone neutre. Cette zone est en fait une barrière de potentielle où aucun courant ne peut passer. Les électrons de la couche dopée N et les trous de la couche dopée P vont donc venir s'agglomérer sur les bords de cette jonction. Seulement lorsque la cellule va être éclairée, les électrons de la couche dopée N vont capter l'énergie du photon et grâce à cette énergie ils vont pouvoir passer de la bande de valence à la bande de conduction et donc devenir des charge libres. Ces électrons libres vont ensuite passer dans le circuit électrique créant un courant électrique : ).
Voilà! j'espère que c'est correct ; ).

[david_champo]

Bonjour Yankel,

Quelle est la problématique exacte de votre TPE ? Il existe beaucoup d'ouvrages et de sites sur les semiconducteurs et l'optoélectronique. Pour vous orienter, il faut qu'on connaisse votre but précis.

Est ce regardé l'influence de paramètre (exemple : éclairement) sur le capteur photovoltaique ou plutôt expliquer le fonctionnement général ?

[LPFR]

Voila j'ai fini la lecture du premier site qui est très intéressant et j'ai commencé la lecture de l'autre dossier qui me parait s'égarer du sujet très rapidement et dont j'ai donc abrégé la lecture.
...

Re.
Tant pis pour vous.
A+

[invite0ab56e34]

En fait j'ai bien relu le docment mais je vois pas en quoi il peut m'être utile. Mon TPE porte sur les cellules photovltaïques en générale et la je me charge de parler du fonctionnement d'une cellule au silicium. je ne vois donc pas ce que les consignes de sécurité à adapter face à un champ électromagnéique ou encore les dangers et les risques de l'exposition peuvent m'intéresser.
Mais vous m'avez déjà bien aidé et j'ai trouvé d'autres informations répondant à mes questions. Mon problème est donc résolu : )
Bye