نور مي تواند به الكترونهاي موجود در يك فلز انرژي بدهد و موجب شود كه اين الكترونها با انرژي جنبشي خاصي سطح فلز را ترك كنند . چون فلز در بدو امر بدون بار است از دست رفتن الكترونها در فلز بار مثبت به جا مي گذارد . هر گاه يك رسانا در جايي گذاشته شود كه بتواند الكترونها را جمع آوري كند اين رسانا بار منفي پيدا مي كند . چنين وسيله اي كه چشم الكتروني ناميده ميشود مي تواند براي توليد جريان الكتريكي از نور خورشيد مورد استفاده قرار گيرد . توجه داشته باشيد كه وقتي تجمع بار زياد مي شود الكترونها به علت بار منفي موجود در كلكتور رانده مي شوند ( و بار فلز فرار الكترونها را مشكل تر مي كند) و در نتيجه الكترونها سرگردان شده و به راه ( نادرستي ) مي روند . آن چه براي رفع اين مشكل لازم است نوعي (راهرو يك طرفه ) است كه امكان مي دهد الكترون ها فقط در يك جهت جريان پيدا كنند . اين كار تا اندازه محدودي با ساختن صفحه اي حساس به نور ، از فلزي كه الكترونها ي خود را به سهولت آزاد كند ، و ساختن كلكتوري از يك فلز كه چنين خاصيتي را نداشته باشد ، انجام مي شود .اما تاكنون چشمي الكتروني كه بتواند به عنوان يك منبع انرژي مفيد به كار آيد ساخته نشده است . يك ( راهرو يك طرفه ) بهتر ممكن است به صورت ساندويچي از دو لايه ماده متفاوت ساخته شود به طوري كه نور را جذب كند و الكتريسيته را بسيار بهتر از يك عايق ولي نه به خوبي يك فلز هدايت كند . سيليسم و ژرمانيوم نمونه هاي خوبي از اين گونه موادند . خاصيت اتصالي بين دو نيم رسانا ي مناسب اين است كه جريان الكتريكي در آن ها فقط در يك جهت مي تواند جريان پيدا كند.هرگاه نور به اتصال مذكور برخورد كند ، همچنان كه درباره چشم الكتروني ديديم ، سبب جدايي بار مي شود . جدايي بار بين دو لايه اختلاف پتانسيل ايجاد مي كند ، اين فرايند را اثر فوتوولتايي مي گويند زيرا نور ولتاژ ايجاد مي كند . هرگاه مداري آن دو را به هم متصل كند ولتاژ جريان الكتريكي به وجود مي آورد . اين(ساندويچ )را فوتوسل يا سلول خورشيدي مي نامند .چند چيز مانع مي شود كه سلول خورشيدي تمام انرژي نور را به الكتريسيته تبديل كند . نخست آن كه مقداري از نور باز تابيده مي شود و مقداري از آن هم به طور مستقيم از سلول مي گذرد ، اين نور هرگز مورد استفاده سلول قرار نمي گيرد . دوم آن كه هرچند اتصال مذكور (راهروي يك طرفه ) خوبي است ولي كامل نيست . بدين معني از بارهاي + و – ايجاد شده در واقع بار ديگر درون سلول با هم تركيب مي شوند اين زاييده را (بار تركيب) مي گويند . نتيجه كلي اين رويداد آن است كه مقداري از انرژي به الكتريسيته تبديل نشده بلكه سبب گرم كردن سلول مي شود .
فتوسل یا حسگر نور در واقع یک مقاومت متغیر است که مقدار آن با توجه به نور محیطتغییر می یابد. در صورتی که نور محیط را افزایش دهید مقاومت فتوسل کاهش یافته وجریان بیشتری از آن عبور می کند.
کلید فتوسل
طرز کار کلید فتوسل بدین صورت است که وقتی روز است، فتوسل ولتاژیرا تولید می کند که این ولتاژ تولیدی به رله ای فرمان می دهد که مدار روشنایی معابررا قطع کند. با تاریک شدن هوا چون نوری وجود ندارد، فتوسل دیگر ولتاژی تولیدنمی کند و جریانی به رله نمی رسد که دستور قطع لامپهای معابر را بدهد، در نتیجهلامپهای معابر روشن می شود.
لازم به تذکر است که فتوسل را در مراکز برق نصبمی کنند و همراه آن یکتقویت کنندهوجود دارد که تغییراتجریان در اثر نور تقویت می کند و رله بکار می اندازد.
از فتوسل معمولا برای خاموش و یا روشن کردن اتوماتیک لامپهای معابر، باغهای بزرگ ، حیاط ویلاها و غیره استفاده می شود.
فوتوسل های نیم رسانا به عنوانچشمه جریان الکتریکی
هرگاهروشناییچشمه نوریقوی باشد فوتوسل های نیم رسانا میتوانندنیرویمحرکه الکتریکی جریان زیادی تولید کند. بازده بهترین فوتوسل ها از 20 % تجاوز می کند. به این دلیل ، حالا می توان از فوتوسل ها به عنوانچشمه های الکتریکیموثر نامبرد.
باتریخورشیدی:
چشمه های فوتوسل که تولید انرژی الکتریکی از انرژینورانی می کنند، به نامباتری هایخورشیدی نام گرفته اند. زیرا از اینها می توان به عنوان تبدیل مستقیمانرژیتابشی خورشید بهانرژیالکتریکی استفاده کرد. ازباتری های خورشیدی سیلیسیمبرای تامین انرژیماهوارههای زمین وسفینههای فضایی استفاده می کنند.
کاربردهای فوتوسل های نیم رسانا
در باتری های خورشیدی ،ساعت های خورشیدی،اجاق های خورشیدیو ماهواره ها و سفینه هایفضایی،اندازه گیری روشناییخودکار کردن دستگاههای اعلان خطر،دستگاههایمسافت یاب نوری،ردیابهای نوری،سیستم های مخابراتو غیره به کار برده میشود.
فتوسل به عنوان باتری كمكی
پژوهشگران هميشه به دنبال منابع انرژی جديد هستند و در بخش موبايل نيز وقت آن رسيده بود كه به منابع جديدی برای تامين برق لازم دسترسی پيدا شود. یکی از منابع جدید انرژی برای شارژ موبايل ها و دستگاه های قابل حمل ديگر نور خورشيد است.
سه سلول به هم متصل شده با كمك يك صفحه رسانا حدود 1.5 ولت انرژی توليد می كنند. چنين انرژی برای عمل كردن دكمه های موبايل كافی است و در اين ميان هيچ فشار اضافی را هم به هيچ قسمتی از دستگاه وارد نمی آورد.
در نسل جديد دستگاه های قابل حمل اين تكنولوژی به گونه ای استفاده می شود كه وقتی انرژی باتری اصلی به پايان رسيد خود اين سيستم شروع به كار كند. توجه داشته باشيد كه اين تكنولوژی قادر به شارژ باتری هم می باشد تا در هيچ جايی منتظر پيدا كردن پريز برق يا شارژ كننده دستگاه مورد نظر نباشيد.
گر چه شارژ موبايل توسط فتوسل مطلب جديدی است دستگاه های زيادی نيز ساخته شده اند كه انسان بتواند برای مثال با چرخاندن يك دستگيره، برق لازم برای موبايل را فراهم كند.
فتوسل یا حسگر نور در واقع یک مقاومت متغیر است که مقدار آن با توجه به نور محیطتغییر می یابد. در صورتی که نور محیط را افزایش دهید مقاومت فتوسل کاهش یافته وجریان بیشتری از آن عبور می کند.
کلید فتوسل
طرز کار کلید فتوسل بدین صورت است که وقتی روز است، فتوسل ولتاژیرا تولید می کند که این ولتاژ تولیدی به رله ای فرمان می دهد که مدار روشنایی معابررا قطع کند. با تاریک شدن هوا چون نوری وجود ندارد، فتوسل دیگر ولتاژی تولیدنمی کند و جریانی به رله نمی رسد که دستور قطع لامپهای معابر را بدهد، در نتیجهلامپهای معابر روشن می شود.
لازم به تذکر است که فتوسل را در مراکز برق نصبمی کنند و همراه آن یکتقویت کنندهوجود دارد که تغییراتجریان در اثر نور تقویت می کند و رله بکار می اندازد.
از فتوسل معمولا برای خاموش و یا روشن کردن اتوماتیک لامپهای معابر، باغهای بزرگ ، حیاط ویلاها و غیره استفاده می شود.
فوتوسل های نیم رسانا به عنوانچشمه جریان الکتریکی
هرگاهروشناییچشمه نوریقوی باشد فوتوسل های نیم رسانا میتوانندنیرویمحرکه الکتریکی جریان زیادی تولید کند. بازده بهترین فوتوسل ها از 20 % تجاوز می کند. به این دلیل ، حالا می توان از فوتوسل ها به عنوانچشمه های الکتریکیموثر نامبرد.
باتریخورشیدی:
چشمه های فوتوسل که تولید انرژی الکتریکی از انرژینورانی می کنند، به نامباتری هایخورشیدی نام گرفته اند. زیرا از اینها می توان به عنوان تبدیل مستقیمانرژیتابشی خورشید بهانرژیالکتریکی استفاده کرد. ازباتری های خورشیدی سیلیسیمبرای تامین انرژیماهوارههای زمین وسفینههای فضایی استفاده می کنند.
کاربردهای فوتوسل های نیم رسانا
در باتری های خورشیدی ،ساعت های خورشیدی،اجاق های خورشیدیو ماهواره ها و سفینه هایفضایی،اندازه گیری روشناییخودکار کردن دستگاههای اعلان خطر،دستگاههایمسافت یاب نوری،ردیابهای نوری،سیستم های مخابراتو غیره به کار برده میشود.
فتوسل به عنوان باتری كمكی
پژوهشگران هميشه به دنبال منابع انرژی جديد هستند و در بخش موبايل نيز وقت آن رسيده بود كه به منابع جديدی برای تامين برق لازم دسترسی پيدا شود. یکی از منابع جدید انرژی برای شارژ موبايل ها و دستگاه های قابل حمل ديگر نور خورشيد است.
سه سلول به هم متصل شده با كمك يك صفحه رسانا حدود 1.5 ولت انرژی توليد می كنند. چنين انرژی برای عمل كردن دكمه های موبايل كافی است و در اين ميان هيچ فشار اضافی را هم به هيچ قسمتی از دستگاه وارد نمی آورد.
در نسل جديد دستگاه های قابل حمل اين تكنولوژی به گونه ای استفاده می شود كه وقتی انرژی باتری اصلی به پايان رسيد خود اين سيستم شروع به كار كند. توجه داشته باشيد كه اين تكنولوژی قادر به شارژ باتری هم می باشد تا در هيچ جايی منتظر پيدا كردن پريز برق يا شارژ كننده دستگاه مورد نظر نباشيد.
گر چه شارژ موبايل توسط فتوسل مطلب جديدی است دستگاه های زيادی نيز ساخته شده اند كه انسان بتواند برای مثال با چرخاندن يك دستگيره، برق لازم برای موبايل را فراهم كند.
