Mis on fotopoolne efekt?

Efekt, mille tulemuseks on valgusenergia teisendamine elektrivooluks teatud pooljuhtivates materjalides, on tuntud kui fotovoltaikne efekt. See teisendab valgusenergia otse elektrivooluks ilma mis tahes vahetuvast protsessita. Fotovoltaikse efekti näitamiseks eeldame silitsiumkristalli bloki.
Bloki ülemine osa on doordunud anduritega ja alumine osa vastanduritega. Seega on n-tyübilises piirkonnas vabad elektronid palju sagedamad kui p-tyübilises piirkonnas ja p-tyübilises piirkonnas avangud palju sagedamad kui n-tyübilises piirkonnas. Bloki ühenduspäis lõigul on suur laenguvedajate konsentratsioonide gradient. N-tyübilised vabad elektronid püüavad diffundeeruda p-tyübilisse piirkonda ja p-tyübilised avangud n-tyübilisse piirkonda kristallis. See on selle tõttu, et laenguvedajad loomulikult alati püüavad diffundeeruda kõrge konsentratsiooniga piirkonnast madalama konsentratsiooniga piirkonda. Kui n-tyübilise piirkonna vaba elektron diffundeerub p-tyübilisse piirkonda, jääb ta taga n-tyübilisse piirkonda positiivne anduriioon.

See on selle tõttu, et iga vaba elektron n-tyübilises piirkonnas on toodud ühe neutraalse anduriatomi poolt. Samuti, kui avang diffundeerub p-tyübilisest piirkonnast n-tyübilisse piirkonda, jääb ta taga p-tyübilisse piirkonda negatiivne vastanduriioon.

Kuna iga avang on toodud ühe vastanduriatomi poolt p-tyübilises piirkonnas. Mõlemad need ioonid, nii anduri- kui ka vastanduriioonid, on kristallstruktuuris paigutatud ja mitte liikuvad. On selge, et need n-tyübilised vabad elektronid, mis asuvad lähedal p-tyübilisele piirkonnale, esimesena diffundeeruvad p-tyübilisse piirkonda, mille tulemuseks on positiivsete anduriioonide kihi tekkenemine n-tyübilises piirkonnas ühenduspäis lõigu lähedal.

Samuti, need p-tyübilised vabad avangud, mis asuvad lähedal n-tyübilisele piirkonnale, esimesena diffundeeruvad n-tyübilisse piirkonda, mille tulemuseks on negatiivsete vastanduriioonide kihi tekkenemine p-tyübilises piirkonnas ühenduspäis lõigu lähedal. Need positiivsed ja negatiivsed ioonikonsentratsioonide kihid tekitavad elektrivälja ühenduspäis lõigu kohal, mis on suunatud positiivsest negatiivse poole, st n-tyübilisest piirkonnast p-tyübilisse piirkonda. Nüüd, selle elektrivälja kohal laenguvedajad kristallis kogevad jõudu, mis sundib neid liikuma selle elektrivälja suunas. Nagu me teame, positiivselt laengutud avangud (kui sellised on) n-tyübilises piirkonnas liiguvad nüüd p-pooliku poole.

Teisalt, negatiivselt laengutud elektronid p-tyübilises piirkonnas (kui sellised on) liiguvad n-tyübilisse piirkonda, kuna negatiivne laeng alati liigub vastupidises suunas elektriväljaga. Üle p-n ühenduspäise laenguvedajate diffusioon ja driftd jätkuvad. Laenguvedajate diffusioon tekitab ja suurendab potentsiaalset takistust ühenduspäis lõigu kohal ja driftd vähendab takistuse paksust. Normaalsel termilisel tasakaalus ja välise jõu puudumisel on laenguvedajate diffusioon võrdne ja vastupidine driftil, seega jääb potentsiaalset takistust paksus kindlaks.

Nüüd, silitsiumkristalli bloki n-tyübilise pinnakse avaldatakse päikesevalgusele. Mõned fotonid absorbiteeritakse silitsiumblokkis. Mõned neist absorbeeritud fotonidest omavad energiat, mis on suurem kui valents- ja juhtimispiirkonna vahe silitsiumaatomi valentsel elektronil. Seega, mõned valentsel elektronid koosvõtmes veenetakse ja hüppavad välja koosvõtmest, jättes taha avangu. Sellisel moel genereeritakse elektron-avangu paarid kristallis päikesevalguse toel. N-tyübilises piirkonnas genereeritud avangud omavad suurt tõenäosust uuesti kombineeruda paljude elektronidega (ennamused). Seega, päikesepaneel on nii disainitud, et päikesevalguse toel genereeritud elektronid või avangud ei saa palju võimalusi uuesti kombineeruda enamusega.

Pooljuhtiv (silitsium) on nii doordunud, et p-n ühenduspäis tekib väga lähedal paneele avaldatud pinnale. Kui elektron-avangu paar genereeritakse ühe ennamuse diffusioonipikkuse kaugusel ühenduspäisest, siis elektronid elektron-avangu paarist liiguvad n-tyübilisse piirkonda ja avangud paarist jäävad p-tyübilisse piirkonda, mõjutatud ühenduspäise elektrivälja poolt, ja seega keskmiselt annavad nad panuse voolu välises ringis.

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