Wat is die Fotovoltaiese Effek?

Die effek waarmee ligenergie in elektriese energie omgesit word in sekere halwegeleer materiaal staan bekend as die fotovoltaiese effek. Dit omset ligenergie direk na elektrisiteit sonder enige tussenvlakproses. Vir die demonstrasie van die fotovoltaiese effek neem ons aan dat daar 'n blok silikonkristal is.
Die bo-plek van hierdie blok is met donorvervuilings bestrooi en die onderste plek met akseptorvervuilings. Daarom is die konsentrasie van vry elektrone baie hoog in die n-tipe area in vergelyking met die p-tipe area, en die konsentrasie van gasholle is baie hoog in die p-tipe area in vergelyking met die n-tipe area van die blok. Daar sal 'n hoë konsentrasiegradiënt van laadjagers wees oor die verbindingslyn van die blok. Vry elektrone van die n-tipe area probeer versprei na die p-tipe area, en gasholle in die p-tipe area probeer versprei na die n-tipe area in die kristal. Dit is omdat laadjagers deur hul aard altyd geneig is om te versprei van 'n hoë konsentrasiearea na 'n lae konsentrasiearea. Elke vry elektron van die n-tipe area wat weens verspreiding na die p-tipe area kom, laat 'n positiewe donorion agter in die n-tipe area.

Dit is omdat elke vry elektron in die n-tipe area bygedra word deur een neutrale donoratoom. Op dieselfde manier, wanneer 'n gat van die p-tipe area na die n-tipe area versprei, laat dit 'n negatiewe akseptorion agter in die p-tipe area.

Aangesien elke gat bygedra word deur een akseptoratoom in die p-tipe area. Albei hierdie ionne, naamlik donorionne en akseptorionne, is onbeweeglik en vasgestel in die kristalstruktuur. Dit is onnodig om te sê dat die vry elektrone van die n-tipe area wat die naaste is tot die p-tipe area, eers versprei in die p-tipe area, en dus 'n laag van positiewe onbeweeglike donorionne skep in die n-tipe area naast die verbindingslyn.

Op dieselfde manier, die vry gasholle van die p-tipe area wat die naaste is tot die n-tipe area, versprei eers in die n-tipe area, en dus 'n laag van negatiewe onbeweeglike akseptorionne skep in die p-tipe area naast die verbindingslyn. Hierdie positiewe en negatiewe ionnekonsentrasie lagen skep 'n elektriese veld oor die verbindingslyn, wat gerig is van positief na negatief, d.w.s. van die n-tipe kant na die p-tipe kant. Nou, as gevolg van die teenwoordigheid van hierdie elektriese veld, ervaar laadjagers in die kristal 'n krag om te dryf volgens die rigting van hierdie elektriese veld. Soos ons weet, drift positiewe lae altyd in die rigting van die elektriese veld, dus die positief gelaaide gasholle (indien enige) in die n-tipe area dryf nou na die p-kant van die verbindingslyn.

Aan die ander kant, negatief gelaaide elektrone in die p-tipe area (indien enige) dryf na die n-area, aangesien negatiewe lae altyd dryf teenoor die rigting van die elektriese veld. Oor 'n p-n verbindingslyn gaan die verspreiding en drywing van laadjagers voort. Verspreiding van laadjagers skep en verhoog die dikte van die potensiële barrière oor die verbindingslyn, en drywing van laadjagers verminder die dikte van die barrière. In normale termiese ewewigstoestand en in die afwesigheid van enige buite-influensie, is die verspreiding van laadjagers gelyk en teenoor die drywing van laadjagers, en dus bly die dikte van die potensiële barrière vas.

Nou word die n-tipe oppervlak van die silikonkristalblok blootgestel aan sonlig. Sommige van die fote word deur die silikonblok geabsorbeer. Sommige van die geabsorbeerde fote het energie groter as die energiegap tussen die valentie- en geleidingsband van die valentie-elektrone van die silikonatome. Dus, sommige van die valentie-elektrone in die kovalente band sal opgewond word en spring uit die band, 'n gat agterlaat in die band. Op hierdie manier word elektron-gatpare gegenereer in die kristal as gevolg van die insidentele lig. Die gatte van hierdie liggegenereerde elektron-gatpare aan die n-tipe kant het 'n groot waarskynlikheid om te hergroepeer met die enorme elektrone (meerderheidslaadjargers). Dus, is die soncel so ontwerp dat die lig-gegenereerde elektrone of gatte nie genoeg geleenthede kry om te hergroepeer met meerderheidslaadjargers nie.

Die halwegeleer (silikon) is so bestryk dat die p-n verbindingslyn in die nabyheid van die blootgestelde oppervlak van die sel gevorm word. As 'n elektron-gatpaar binne een minderheidslaadjarger diffusielengte van die verbindingslyn geskep word, sal die elektrone van die elektron-gatpaar na die n-tipe area dryf en die gat van die paar na die p-area gesweep word as gevolg van die invloed van die elektriese veld van die verbindingslyn, en dus, op gemiddelde, sal dit bydra tot die stroom in 'n buitekruis.

Verklaring: Respekteer die oorspronklike, goeie artikels wat waarde het om gedeel te word, indien daar inbreuk is kontak asb. vir verwydering.