Fotoelectricidad

Cuando algunos tipos de radiación electromagnética -particularmente la luz visible, la radiación ultravioleta y los rayos X- chocan con ciertas sustancias (sobre todo metales, como el cinc), la superficie de éstas emite electrones; este fenómeno recibe el nombre de efecto fotoeléctrico. Esos electrones se pueden recoger mediante una pieza de metal sometida a un potencial eléctrico más alto que el de la sustancia emisora, y, si se conectan las dos estableciendo un circuito, se produce en el mismo una corriente eléctrica; llamada corriente fotoeléctrica, aunque no es diferente de una corriente ordinaria, exceptuando su método de obtención. El efecto fotoeléctrico ejemplifica la conversión de la luz en energía eléctrica.

Los detalles de las interacciones que constituyen el efecto fotoeléctrico son complejos, pero, enuncia dos simplemente, la emisión de electrones se produce como resultado directo de una colisión habida entre un fotón de radiación electromagnética y un electrón de la superficie de la sustancia dada.

El efecto fotoeléctrico se aplica a fines prácticos en las células fotoeléctricas, que detectan la presencia de luz o miden su intensidad en aparatos del tipo de los exposímetros fotográficos. Uno de los tipos principales es el de célula de selenio que, en su forma básica, se compone de una capa exterior de metal delgado transparente, una capa de barrera delgada (también transparente) y una capa interna de selenio (elemento que emite electrones al ser expuesto a la luz visible). La luz pasa por las dos capas exteriores y, al tocar el selenio, le hace emitir electrones, que pasan entonces, a través de la capa de barrera, hasta la capa externa de metal. Se produce, en consecuencia, una pequeña diferencia de potencial entre el selenio y el metal en cuestión, que puede servir para producir una débil corriente eléctrica, cuya fuerza depende directamente de la intensidad de la luz incidente.

El otro tipo básico de fotocélula es el de fotorresistencia. Los instrumentos de este tipo suelen hacerse de materiales semiconductores (como el silicio), que emiten electrones al dar en ellos la luz, con el resultado de que disminuye su resistencia eléctrica.

Los cinco paneles solares que sobresalen como alas de este ingenio espacial están compuestos por hileras de cientos de células fotosensibles de selenio, cada una de las cuales genera una pequeña corriente fotoeléctrica al ser expuesta a la luz. Aunque hay gran número de celdillas solares, la cantidad total de electricidad generada por ellas es insuficiente para cubrir las necesidades del ingenio espacial, por lo que se requieren otras fuentes de energía, tales como pilas de combustible.