Cén é an Tionchar Fotovoltach?

Is é an t-efect iadúil inar déantar comhtháthú luatha agus fórsaíocht leictreach i gcúrsaí semiconductor áirithe ná an photovoltaic effect. Seo a dhéanann comhtháthú luatha go fórsaíocht gan aon phróiseas idir. Chun an photovoltaic effect a léiriú, déanaimis airdeall ar chloch siolcáine.
Is í an cuid uachtarach den gclóch seo atá doped le impuraithe doinéire agus is í an chuid íosach atá doped le impuraithe glacadh. Mar sin, tá an conspóid bhrabhsaigh sa réimse n-type níos airde ná sa réimse p-type agus tá an conspóid bhrabhsaigh sa réimse p-type níos airde ná sa réimse n-type den gclóch. Beidh gradam ard brabhsaigh charge carriers ar feadh líne an junction den gclóch. Iarrann na brabhsaigh sa réimse n-type difúd go réimse p-type agus iarrann na himeanna sa réimse p-type difúd go réimse n-type sa chrystal. Tá sé seo mar gheall ar bhronnadh brabhsaigh de réir ghnách difúd ó réimse conspóide ard go réimse conspóide íseal. Agus gach brabhas sa réimse n-type a thagann go réimse p-type trí difúd, fágann sé ion doinéire dearfach dá bharr sa réimse n-type.

Tá sé seo mar gheall ar gach brabhas sa réimse n-type atá curtha ar fáil ag atom doinéire neodrach. Mar a chomhairle, nuair a dhifúda ime sa réimse p-type go réimse n-type, fágann sé ion glacadh diúiach dá bharr sa réimse p-type.

Ós rud é gur gach ime atá curtha ar fáil ag atom glacadh sa réimse p-type. Níl ach ions doinéire agus ions glacadh imdhúileacha agus coiscithe iad ag a suí i struchtúr an chrystal. Is é an scéal nach mian leis na brabhais sa réimse n-type atá is gaire don réimse p-type difúd ar dtús go réimse p-type agus mar thoradh, cruthaíonn siad scig cions doinéire dearfach imdhúileacha sa réimse n-type ag bun an junction.

Mar a chomhairle, is iad na himeanna sa réimse p-type atá is gaire don réimse n-type a dhifúda ar dtús go réimse n-type agus mar thoradh, cruthaíonn siad scig cions glacadh diúiach imdhúileacha sa réimse p-type ag bun an junction. Cruthaíonn na cions dearfacha agus diúiacha seo réimse electric field ar feadh an junction a dírítear ó dearfach go diúiach, seachas ó réimse n-type go réimse p-type. Anois, mar gheall ar an réimse electric seo, taithníonn brabhais an chrystal fórsa a dhifúd de réir treo an réimse electric. Mar a shonraítear, taithníonn an chorgear dearfach i gcónaí de réir treo an réimse electric, mar sin, taithníonn na himeanna dearfacha (má bhíonn aon) sa réimse n-type anois go p-side an junction.

Ar an lárn, taithníonn na brabhais diúiacha sa réimse p-type (má bhíonn aon) go réimse n-type mar gheall ar an chorgear diúiach a thainíníonn i gcónaí i gcoinne treo an réimse electric. Leanann difúd agus drift brabhais ar feadh p-n junction. Cruthaíonn difúd brabhais agus meastar an scig barrmhargaid ar feadh an junction agus leanann drift na brabhais an scig a laghdú. I gcomhdhéanamh tearmach normálta agus gan aon fórsa eisteacht, is é difúd na brabhais cothroimeach agus contrártha do drift na brabhais, mar sin, fanann an scig barrmhargaid cosanta.

Anois, is é an taobh n-type den gclóch siolcáine atá ar fáil do solghealach. Cuirtear roinnt fótonaí isteach sa gclóch siolcáine. Beidh cúpla fóton amháin agus níos mó cumhacht ná an spás idir band valence agus band conduction de theachtaireanna valence na siolc. Mar sin, beidh roinnt de na theachtaireanna valence sa nasc coibhneasach agus beidh siad sásúil agus beidh siad ag dul amach as an nasc ag fágáil ime san nasc. Ina dhiaidh sin, cruthaítear pairteanna electron-ime sa chrystal de bharr solghealach. Tá rogha leathan ag imeanna sa réimse n-type a athbhunú le brabhais éagsúla (majority carriers). Mar sin, is é an solar cell atá deartha, nach mbeidh rogha leathan ag electrons nó imeanna a cruthaíodh de bharr solghealach a athbhunú le majority carriers.

Is é an semiconductor (siolc) atá doped mar gheall ar an p-n junction a dhéanann formú i gcónaí i gcúinne gar don taobh ar fáil den cell. Má cruthaítear pair electron-ime laistigh de lúb minority carrier diffusion, níos gaire don junction, taithníonn na electrons sa pair electron-ime toradh go réimse n-type agus taithníonn an ime sa pair go p region de bharr tionchar an electric field an junction agus mar thoradh, cuirfidh sé orthu ar mhéadán, a chur le current flow i gcircuit eisteacht.

Déanaimis meas ar an bhunchloch, is maith le hábhair chumasaí a roinnt, má tá tríomadhbhrabhsaíocht, téigh i dteagmháil chun scrios.