Fotovoltaik Effekt nədir?

Işıq enerjisinin belirli halbəpas malzemelerde elektrik enerjisine çevrildiği etki, fotoelement effekti adı altında bilinir. Bu, herhangi bir ara süreç olmadan doğrudan ışık enerjisini elektrik enerjisine çevirir. Fotoelement effektini göstermek için silis kristal bloğu varsayalım.
Bu bloğun üst kısmı verici impuritelerle, alt kısmı ise kabul edici impuritelerle doygunlaşmıştır. Bu nedenle, n-tip bölgesindeki özgür elektronların konsantrasyonu p-tip bölgesine kıyasla çok yüksektir ve p-tip bölgesindeki deliklerin konsantrasyonu da n-tip bölgesine göre daha yüksektir. Bloğun bağlantı hattı boyunca yük taşıyıcıların yüksek konsantrasyon gradyanı olacaktır. N-tip bölgesindeki özgür elektronlar p-tip bölgesine difüze olmaya çalışırken, p-tip bölgesindeki delikler de kristal içinde n-tip bölgesine difüze olmaya çalışır. Bu, yüklü parçacıkların doğal olarak yüksek konsantrasyonlu bölgelerden düşük konsantrasyonlu bölgelere difüze eğiliminde olmasından kaynaklanır. N-tip bölgesindeki her özgür elektron difüzyon sonucunda p-tip bölgesine geldiğinde, n-tip bölgesinde pozitif verici iyon bırakır.

Bu, n-tip bölgesindeki her özgür elektronun tarafsız bir verici atom tarafından katkıda bulunmasından kaynaklanır. Benzer şekilde, bir delik p-tip bölgesinden n-tip bölgesine difüze olduğunda, p-tip bölgesinde negatif bir kabul edici iyon bırakır.

Her delik p-tip bölgesinde bir kabul edici atom tarafından katkıda bulunur. Bu iyonlar, yani verici iyonlar ve kabul edici iyonlar, kristal yapılarında hareket edemez ve yerlerinde sabittir. N-tip bölgesindeki en yakın özgür elektronların ilk önce p-tip bölgesine difüze olması ve bu sayede bağlantının yanındaki n-tip bölgesinde pozitif sabit verici iyonların bir tabakası oluşturması gereksiz değildir.

Benzer şekilde, p-tip bölgesindeki en yakın özgür deliklerin ilk önce n-tip bölgesine difüze olması ve bu sayede bağlantının yanındaki p-tip bölgesinde negatif sabit kabul edici iyonların bir tabakası oluşturması gereksiz değildir. Bu pozitif ve negatif iyonların konsantrasyon tabakaları, bağlantının üzerinden pozitiften negatif taraftaki (n-tip tarafından p-tip tarafına) yönlendirilen bir elektrik alan oluşturur. Şimdi, bu elektrik alanın varlığından dolayı kristaldeki yük taşıyıcılar, bu elektrik alanın yönüne uygun olarak sürüklenmeye zorlanır. Pozitif yükün her zaman elektrik alan yönünde sürüklenmesi nedeniyle, n-tip bölgesindeki pozitif yüklü delikler (varsa) şimdi bağlantının p-tarafına sürüklenir.

Öte yandan, p-tip bölgesindeki negatif yüklü elektronlar (varsa), negatif yükün her zaman elektrik alan yönünün tersine sürüklenmesi nedeniyle n-bölgesine sürüklenir. Bir p-n bağlantısı boyunca yük taşıyıcıların difüzyonu ve sürüklenmesi devam eder. Yük taşıyıcılarının difüzyonu, bağlantının üzerinden potansiyel bariyerin kalınlığını oluşturur ve artırır, ve yük taşıyıcılarının sürüklenmesi bariyerin kalınlığını azaltır. Normal termal denge koşullarında ve dış kuvvetlerin yokluğu durumunda, yük taşıyıcılarının difüzyonu, yük taşıyıcılarının sürüklenmesine eşit ve zıt olduğu için, potansiyel bariyerin kalınlığı sabit kalır.

Şimdi, silis kristal bloğunun n-tip yüzeyi güneş ışığına maruz bırakılır. Bazı fotonlar silis bloğu tarafından soğutulur. Bazı soğutulan fotonların, silis atomlarının valans elektronlarının valans ve iletim bandı arasındaki enerji boşluğundan daha büyük enerjisi olacaktır. Bu nedenle, bazı valans elektronları kovalent bağdan atlayarak, bağda bir delik bırakacaktır. Bu şekilde, düşen ışık sonucunda kristalde elektron-delik çiftleri oluşturulur. N-tip bölgesindeki bu ışıkla oluşturulan elektron-delik çiftlerinin delikleri, nöbetçi elektronlar (çoğunluk taşıyıcılar) ile yeniden birleşme olasılığı vardır. Bu nedenle, güneş hücresi, ışıkla oluşturulan elektronların veya deliklerin çoğunluk taşıyıcılarla yeniden birleşme şansı bulmaması için tasarlanmıştır.

Halbəpas (silis) öylesine doygunlaştırılmıştır ki, p-n bağlantısı hücrenin maruz kaldığı yüzeye çok yakın bir yerde oluşur. Eğer bir elektron-delik çifti, bağlantının bir azınlık taşıyıcı difüzyon uzunluğu içinde oluşturulursa, elektron-delik çiftinin elektronları n-tip bölgesine doğru sürüklenir ve çiftin deliği, bağlantının elektrik alanı etkisiyle p bölgesine sürüklenecektir. Bu nedenle, genel olarak, bu dış devrede akım akışına katkı sağlayacaktır.

Açıklama: Orijinali saygıya alın, iyi makaleler paylaşılacak olursa, eğer hak çeşitliği varsa lütfen silme isteyin.