ফটোভোল্টাইক প্রভাব কি?

যে প্রভাবের ফলে কিছু নির্দিষ্ট সেমিকনডাক্টর পদার্থে আলোর শক্তি তড়িৎশক্তিতে রূপান্তরিত হয়, তাকে ফটোভোল্টাইক প্রভাব বলা হয়। এটি সরাসরি আলোর শক্তিকে তড়িতে রূপান্তর করে, মধ্যবর্তী প্রক্রিয়া ছাড়াই। ফটোভোল্টাইক প্রভাব দেখানোর জন্য আমরা একটি সিলিকন ক্রিস্টালের ব্লক ধরে নেই।
এই ব্লকের উপরিভাগ ডোনর অমৌলিক দ্বারা ডোপ করা হয় এবং নিম্নভাগ অ্যাকেপ্টর অমৌলিক দ্বারা ডোপ করা হয়। তাই n-টাইপ অঞ্চলে মুক্ত ইলেকট্রনের ঘনত্ব p-টাইপ অঞ্চলের তুলনায় বেশি এবং p-টাইপ অঞ্চলে হোলের ঘনত্ব n-টাইপ অঞ্চলের তুলনায় বেশি। ব্লকের জংশন লাইনের মধ্যে একটি উচ্চ ঘনত্বের গ্রেডিয়েন্ট থাকবে। n-টাইপ অঞ্চল থেকে মুক্ত ইলেকট্রন প্রবাহিত হয় p-টাইপ অঞ্চলে এবং p-টাইপ অঞ্চল থেকে হোল প্রবাহিত হয় n-টাইপ অঞ্চলে। এটি কারণ চার্জ ক্যারিয়ারগুলি স্বাভাবিকভাবেই উচ্চ ঘনত্বের অঞ্চল থেকে নিম্ন ঘনত্বের অঞ্চলে প্রবাহিত হয়। n-টাইপ অঞ্চল থেকে প্রতিটি মুক্ত ইলেকট্রন প্রবাহিত হয় p-টাইপ অঞ্চলে, তখন এটি n-টাইপ অঞ্চলে একটি ধনাত্মক ডোনর আয়ন পিছনে রাখে।

এটি কারণ n-টাইপ অঞ্চলের প্রতিটি মুক্ত ইলেকট্রন একটি নিরপেক্ষ ডোনর পরমাণু দ্বারা দেওয়া হয়। একইভাবে, যখন একটি হোল p-টাইপ অঞ্চল থেকে n-টাইপ অঞ্চলে প্রবাহিত হয়, তখন এটি p-টাইপ অঞ্চলে একটি ঋণাত্মক অ্যাকেপ্টর আয়ন পিছনে রাখে।

যেহেতু p-টাইপ অঞ্চলের প্রতিটি হোল একটি অ্যাকেপ্টর পরমাণু দ্বারা দেওয়া হয়। এই দুই ধরনের আয়ন, অর্থাৎ ডোনর আয়ন এবং অ্যাকেপ্টর আয়ন, ক্রিস্টাল গঠনে নিশ্চল এবং তাদের অবস্থানে স্থির। বলার প্রয়োজন নেই যে, n-টাইপ অঞ্চলের মুক্ত ইলেকট্রনগুলি, যারা p-টাইপ অঞ্চলের নিকটতম, প্রথমে p-টাইপ অঞ্চলে প্রবাহিত হয়, ফলে n-টাইপ অঞ্চলে জংশনের পাশে একটি ধনাত্মক নিশ্চল ডোনর আয়নের স্তর তৈরি হয়।

একইভাবে, p-টাইপ অঞ্চলের মুক্ত হোলগুলি, যারা n-টাইপ অঞ্চলের নিকটতম, প্রথমে n-টাইপ অঞ্চলে প্রবাহিত হয়, ফলে p-টাইপ অঞ্চলে জংশনের পাশে একটি ঋণাত্মক নিশ্চল অ্যাকেপ্টর আয়নের স্তর তৈরি হয়। এই ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক আয়নের ঘনত্বের স্তর জংশনের মধ্যে একটি তড়িৎক্ষেত্র তৈরি করে, যা ধনাত্মক থেকে ঋণাত্মক দিকে নির্দেশিত, অর্থাৎ n-টাইপ দিক থেকে p-টাইপ দিকে। এখন এই তড়িৎক্ষেত্রের উপস্থিতিতে ক্রিস্টালের চার্জ ক্যারিয়ারগুলি এই তড়িৎক্ষেত্রের দিকে প্রবাহিত হয়। আমরা জানি যে, ধনাত্মক চার্জ সবসময় তড়িৎক্ষেত্রের দিকে প্রবাহিত হয়, তাই n-টাইপ অঞ্চলের ধনাত্মক চার্জিত হোল (যদি থাকে) এখন জংশনের p-পাশে প্রবাহিত হয়।

অন্যদিকে, p-টাইপ অঞ্চলের ঋণাত্মক চার্জিত ইলেকট্রন (যদি থাকে) n-অঞ্চলে প্রবাহিত হয়, কারণ ঋণাত্মক চার্জ সবসময় তড়িৎক্ষেত্রের বিপরীত দিকে প্রবাহিত হয়। একটি p-n জংশন এর মধ্যে চার্জ ক্যারিয়ারগুলির প্রসারণ এবং প্রবাহ অব্যাহত থাকে। চার্জ ক্যারিয়ারগুলির প্রসারণ জংশনের মধ্যে পটেনশিয়াল বাধার বেধ তৈরি করে এবং বাড়ায়, এবং চার্জ ক্যারিয়ারগুলির প্রবাহ বাধার বেধ হ্রাস করে। স্বাভাবিক তাপীয় সাম্যাবস্থায় এবং কোন বহিঃস্থ বলের অনুপস্থিতিতে, চার্জ ক্যারিয়ারগুলির প্রসারণ এবং প্রবাহ সমান ও বিপরীত, তাই পটেনশিয়াল বাধার বেধ স্থির থাকে।

এখন সিলিকন ক্রিস্টাল ব্লকের n-টাইপ পৃষ্ঠকে সূর্যালোকে প্রকাশ করা হয়। কিছু ফোটন সিলিকন ব্লক দ্বারা শোষিত হয়। কিছু শোষিত ফোটনের শক্তি সিলিকন পরমাণুর ব্যালেন্স এবং পরিবহন ব্যান্ডের মধ্যে শক্তি ব্যবধানের চেয়ে বেশি হবে। তাই, কিছু ব্যালেন্স ইলেকট্রন কোভালেন্ট বন্ধন থেকে উত্তেজিত হয় এবং বন্ধন থেকে বেরিয়ে যায়, ফলে বন্ধনে একটি হোল পড়ে থাকে। এইভাবে আলোর প্রভাবে ক্রিস্টালে ইলেকট্রন-হোল জোড়া তৈরি হয়। n-টাইপ পাশে আলো দ্বারা তৈরি হোলগুলি বেশি পরিমাণে প্রধান ক্যারিয়ার হিসেবে ইলেকট্রনের সাথে পুনঃসংযোগের সম্ভাবনা রয়েছে। তাই, সৌর সেল এমনভাবে ডিজাইন করা হয় যে, আলো দ্বারা তৈরি ইলেকট্রন বা হোল প্রধান ক্যারিয়ারের সাথে পুনঃসংযোগের পর্যাপ্ত সুযোগ পাবে না।

সেমিকনডাক্টর (সিলিকন) এমনভাবে ডোপ করা হয় যে, p-n জংশন সেলের প্রকাশিত পৃষ্ঠের খুব কাছে তৈরি হয়। যদি একটি ইলেকট্রন-হোল জোড়া জংশনের একটি মাইনরিটি ক্যারিয়ার প্রসারণ দৈর্ঘ্যের মধ্যে তৈরি হয়, তাহলে ইলেকট্রন-হোল জোড়ার ইলেকট্রনগুলি n-টাইপ অঞ্চলের দিকে প্রবাহিত হবে এবং হোলগুলি p-অঞ্চলের দিকে জংশনের তড়িৎক্ষেত্রের প্রভাবে প্রবাহিত হবে, ফলে গড়ে এটি বহিঃস্থ সার্কিটে বিদ্যুৎ প্রবাহে অবদান রাখবে।

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.