لماذا يستخدم السيزيوم في صناعة الخلايا الكهروضوئية ؟

الظاهرة الكهروضوئية Photoelectric Effect

- التأثير الكهروضوئي يحدث عند تسلط أشعة كهرومغناطيسية –أي ضوء- على سطح مؤدية إلى انبعاث إلكترونات من المعدن فالإلكترونات تمتص طاقة من الضوء وبذلك تكتسب طاقة كافية لمغادرة المعدن.

- أو هو انبعاث الإلكترونات من الأجسام الصلبة والسائلة والغازية عند امتصاص الطاقة من الضوء، حيث تسمى الإلكترونات المنبعثة من هذه الظاهرة بالإلكترونات الضوئية (Photoelectrons).


الإلكترونات تنبعث عندما يكون تردد الضوء الساقط يتجاوز حداً أدني من التردد υ0 بتردد العتبة Threshold frequency وأن قيمة υ0 تختلف من معدن لآخر وهي تقع ضمن المنطقة فوق البنفسجية لمعظم المعادن.

- زيادة شدة الضوء الساقط سيزيد من عدد الإلكترونات المنبعثة ولكنها لا تؤثر فى الطاقة الحركية للإلكترونات المنبعثة.

- زيادة تردد الضوء الساقط سيزيد الطاقة الحركية للإلكترونات المنبعثة ، كما أن ملاحظات لينارد على التأثير الكهروضوئي لا يمكن فهمهما باستخدام الصورة الكلاسيكية للضوء التى تعتبره على أساس أنه موجة wave.

السيزيوم يستخدم فى صنع الخلايا الكهروضوئية

يستخدم السيزيوم في صناعة الخلايا الكهروضوئية لأن جهد التأين لفلز السيزيوم صغير جداً (الحجم الذري كبير جداً) مما يجعل كمية ضئيلة من الضوء كفيلة بتحرير الإلكترونات من فلز السيزيوم مما يوصل تياراً كهربياً.

- جهد التأين هو مقدار الطاقة اللازمة لإزالة أو فصل أقل الإلكترونات ارتباطاً بالذرة المفردة وهى في الحالة الغازية.

- يقل جهد التأين كلما زاد الحجم الذري (كما فى السيزيوم) والسبب فى ذلك هو:

(أ) زيادة عدد المستويات الرئيسية

(ب) يزداد حجب شحنة النواة بسبب وجود المستويات الحاجبة

(جـ) فيبتعد الإلكترون عن النواة فتسهل إزالته وتنشأ الظاهرة الكهروضوئية.

- الشكل التالي يوضح الحجم الذري لعناصر الجدول الدورى والسيزيوم هو أكبرها وعليه فهو أقلها فى جهد التأين فيسهل خروج الألكترون الكموجود فى المستوى الأخير وتنشأ الظاهرة الكهروضوئية

تم الإستفادة من الخواص الكهروضوئية للسيزيوم في تصنيع جهاز الأنتروسكوب الذي يسمح برؤية باطن الأجسام غير الشفافة.