Zein da Fotovoltaiko Efektua

Argiaren energia elektrikoa bihurtzen den adierazpena zenbait semiletzaile materialen kasuan efektu fotovoltaiko deritzon. Hau argienergiak elektrizitate bihurtzen du inolako prozesu intermediario gabe. Efektu fotovoltaiko hau erakusteko silicio kristal blokea hartuko dugu.
Bloke honen zati goiak donorezko impuretsekin doptatuta da eta zati beheak onartzailezko impuretsekin. Horrela n-tipo eremuan elektron libreako konzentrazioa p-tipo eremuan baino handiagoa da eta p-tipo eremuan hautsakoen konzentrazioa n-tipo eremuan baino handiagoa da. Bloke honen elkarketa lerroan kargu-harremanei dagoen arteko gradiente handia izango da. n-tipo eremutik elektron libreak p-tipo eremura dituzte haseratu eta p-tipo eremutik hautsak n-tipo eremura dituzte kristal honetan. Kargu-harremanek bereizmen handiko lekuetatik gutxiagoko lekuetara joateko tendentzia dute. n-tipo eremutik elektron librerik bat difusioaren bidez p-tipo eremura etorri da, positiboki kargatutako ion donore bat utzi du ondoren n-tipo eremuan.

Hori da n-tipo eremutik elektron libre bakoitzak neurriko atomu donore neutral batek emandako. Era berean p-tipo eremutik hautsa bat n-tipo eremura ditu haseratu, negatiboki kargatutako ion onartzaile bat utzi du ondoren p-tipo eremuan.

P-tipo eremutan hautsa bakoitzak neurriko atomu onartzaile batek emandako. Ion hauek, ion donoreak eta ion onartzaileak, kristal egiturean finkatuak eta mugimendu gabekoak dira. Ezer esan beharrik gabe, n-tipo eremutik p-tipo eremurantz dagoen elektron libreek lehen dituzte haseratu, horrela positiboki kargatutako ion donoreen geruza sortzen dute n-tipo eremuan, elkarketa lerroaren ondoan.

Era berean p-tipo eremutik n-tipo eremurantz dagoen hautsek lehen dituzte haseratu, horrela negatiboki kargatutako ion onartzaileen geruza sortzen dute p-tipo eremuan, elkarketa lerroaren ondoan. Ion positibo eta negatiboen konzentrazio-geruza honek eremu elektrikoa sortzen du elkarketa lerroaren gainean, positibotik negatibora zuzena, hau da n-tipo aldetik p-tipo aldera. Orain eremu elektriko hau daudenean, kristal honetako kargu-harremanek indarrari egiten diote, eremu elektrikoko norabideari jarraiki driftatzeko. Positiboki kargatutako hautsak beti driftatzen dituzte eremu elektrikoko norabideari jarraiki, beraz n-tipo eremutik hauts positibok (batzuk) orain driftatzen dira elkarketa lerroaren p-aldera.

Beste alde batetik, p-tipo eremutik elektron negatibok (batzuk) n-tipo eremura driftatzen dira, negatiboki kargatutako partikulak beti driftatzen dituzte eremu elektrikoko norabidearen aurka. p-n elkarketa baten gainean kargu-harremanen difusioa eta drifta jarraitzen da. Kargu-harremanen difusioak sortzen eta gehitzen du elkarketa lerroaren barreraren potentziala eta driftak murrizten du barreraren lodiera. Normaltasun termikoan eta kanpo-eraginik gabe, kargu-harremanen difusioa eta drifta berdinak eta aurkakoak dira, beraz, barreraren lodiera finkatu egongo da.

Orain silicio kristal blokearen n-tipo aldea argi solarretara ekarriko da. Fotono batzuk silicio blokeak onartzen ditu. Onartutako fotono batzuk valentzia eta kondutasun banda arteko energiaren tartea baino handiagoa izango du. Beraz, silicio atomen valentziako elektron batzuk aktibatuko dira eta elkarbanaketatik salto egingo dute hauts bat utziz ondoren. Honela, elektron-hautsen pareak sortzen dira kristal honetan argi soletik. n-tipo aldean sortutako hautsek oso probabilitate handia dute elkarbanatzeko elektron asko (majoritarra). Beraz, argi-solarra modu horretan diseinatua da, argi-solek sortutako elektron edo hautsek ez duten oso aukera elkarbanatzeko majoritarrekin.

Semiletzailea (silicioa) doptatuta dago, p-n elkarketa cellaren gainean oso hurbil sortzen dela. Elektron-hautsen pare bat minoritarren difusio-luzera baten barruan sortzen bada, elektron-hautsen pareko elektronak driftatuko dira n-tipo eremura eta hautsak p-tipo eremura elkarketa lerroaren eremu elektrikoa eragin dezan. Beraz, bataz besteko, elektron-hautsen pareak korrontea ekarriko dute kanpo-zirkuituan.

Iradokizuna: Jatorrizkoa errespetatu, oinarri ondoen artikuluak partekatzeko balio dituzte, eskuinegin batzuk badira ezabatzeko eskatu.