फोटोवोल्टेक अभिक्रिया क्या है?

कुनै केही अर्धचालक सामग्रीमा प्रकाश ऊर्जा बिजुली ऊर्जामा परिवर्तित हुने प्रभावलाई प्रकाशविद्युत प्रभाव भनिन्छ। यो बीचको कुनै अन्तर्मध्य प्रक्रिया बिना प्रकाश ऊर्जालाई सीधै बिजुली ऊर्जामा परिवर्तन गर्दछ। प्रकाशविद्युत प्रभाव देखाउनको लागि आइए एउटा सिलिकन क्रिस्टलको ब्लक लिनुहोस्।
यस ब्लकको उपरी भाग दाता दुष्प्रभावक र निम्न भाग स्वीकार्ता दुष्प्रभावक द्वारा डोपिङ गरिएको छ। त्यसैले n-प्रकारको क्षेत्रमा p-प्रकारको क्षेत्रबाट तुलनामा मुक्त इलेक्ट्रनको सान्द्रता धेरै उच्च छ र p-प्रकारको क्षेत्रमा n-प्रकारको क्षेत्रबाट तुलनामा छेदको सान्द्रता धेरै उच्च छ। ब्लकको जंक्शन रेखामा चार्ज कारकहरूको उच्च सान्द्रता ग्रेडियन्ट हुनेछ। n-प्रकारको क्षेत्रबाट मुक्त इलेक्ट्रनहरू p-प्रकारको क्षेत्रमा र p-प्रकारको क्षेत्रबाट छेदहरू n-प्रकारको क्षेत्रमा डिफ्यूजन गर्न प्रयास गर्छन्। यो त्योको चार्ज कारकहरूको प्रकृतिले सदैं उच्च सान्द्रता क्षेत्रबाट निम्न सान्द्रता क्षेत्रमा डिफ्यूजन गर्ने गर्छ। n-प्रकारको क्षेत्रबाट एक प्रत्येक मुक्त इलेक्ट्रन डिफ्यूजनको कारणले p-प्रकारको क्षेत्रमा आउँदा, यसले n-प्रकारको क्षेत्रमा एक धनात्मक दाता आयन छोड्छ।

यो त्योको न-प्रकारको क्षेत्रमा प्रत्येक मुक्त इलेक्ट्रनले एक न्यूट्रल दाता परमाणुले योगदान दिएको भन्दा अन्यथा हुनुहुन्थ्यो। त्यसैले जब p-प्रकारको क्षेत्रबाट छेद न-प्रकारको क्षेत्रमा डिफ्यूजन गर्छ, यसले p-प्रकारको क्षेत्रमा एक ऋणात्मक स्वीकार्ता आयन छोड्छ।

किनकि प्रत्येक छेदले p-प्रकारको क्षेत्रमा एक स्वीकार्ता परमाणुले योगदान दिएको छ। यी दुई आयनहरू, यानी दाता आयन र स्वीकार्ता आयन, दुवै अचल र क्रिस्टल संरचनामा उनीहरूको स्थानमा निश्चित छन्। यो बताउन अनावश्यक छ कि n-प्रकारको क्षेत्रको मुक्त इलेक्ट्रनहरू जुन निक्सिको p-प्रकारको क्षेत्रको नजिक छन्, तिनीहरू पहिले p-प्रकारको क्षेत्रमा डिफ्यूजन गर्छन् र त्यसकारण n-प्रकारको क्षेत्रमा जंक्शनको नजिक एक धनात्मक अचल दाता आयनको लेयर बनाउँछन्।

ठूलो तरिकाले, p-प्रकारको क्षेत्रको मुक्त छेदहरू जुन n-प्रकारको क्षेत्रको नजिक छन्, तिनीहरू पहिले n-प्रकारको क्षेत्रमा डिफ्यूजन गर्छन् र त्यसकारण p-प्रकारको क्षेत्रमा जंक्शनको नजिक एक ऋणात्मक अचल स्वीकार्ता आयनको लेयर बनाउँछन्। यी धनात्मक र ऋणात्मक आयन सान्द्रता लेयरले जंक्शन बीच एक विद्युत क्षेत्र बनाउँछ, जसले धनात्मक भन्दा ऋणात्मक दिशामा, यानी n-प्रकारको तरफबाट p-प्रकारको तरफ, दिशामा दिग्दिस्त हुन्छ। अब यस विद्युत क्षेत्रको उपस्थितिले क्रिस्टलमा चार्ज कारकहरूलाई यस विद्युत क्षेत्रको दिशामा ड्रिफ्ट गर्ने शक्ति दिन्छ। जस्तै हामी जान्छौं, धनात्मक चार्ज सदैं विद्युत क्षेत्रको दिशामा ड्रिफ्ट गर्छ, त्यसैले n-प्रकारको क्षेत्रमा (यदि कुनै छ) धनात्मक छेदहरू अब जंक्शनको p-तरफ ड्रिफ्ट गर्छन्।

अन्य तरिकाले, p-प्रकारको क्षेत्रमा (यदि कुनै छ) ऋणात्मक इलेक्ट्रनहरू विद्युत क्षेत्रको दिशामा विपरीत ड्रिफ्ट गर्छन्, किनकि ऋणात्मक चार्ज सदैं विद्युत क्षेत्रको दिशामा विपरीत ड्रिफ्ट गर्छ। p-n जंक्शन बीच चार्ज कारकहरूको डिफ्यूजन र ड्रिफ्ट निरन्तर चलिरहन्छ। चार्ज कारकहरूको डिफ्यूजनले जंक्शन बीचको साम्यावस्था बाधाको मोटाई बनाउँछ र बढाउँछ र चार्ज कारकहरूको ड्रिफ्टले बाधाको मोटाई घटाउँछ। सामान्य थर्मल साम्यावस्था अवस्थामा र कुनै बाह्य बलको अभावमा, चार्ज कारकहरूको डिफ्यूजन चार्ज कारकहरूको ड्रिफ्टको बराबर र विपरीत हुन्छ, त्यसैले साम्यावस्था बाधाको मोटाई निश्चित रहन्छ।

अब सिलिकन क्रिस्टल ब्लकको n-प्रकारको सतह सूर्यको प्रकाशसँग सम्पर्कमा राखिएको छ। केही फोटनहरू सिलिकन ब्लकले अवशोषण गर्छन्। केही अवशोषित फोटनहरूको ऊर्जा सिलिकन परमाणुहरूको वालेन्स र चालन बँडको बीचको ऊर्जा अन्तराभन्दा अधिक हुनेछ। त्यसैले, केही वालेन्स इलेक्ट्रनहरू सहस्रिक बन्दमा उत्तेजित हुनेछन् र बन्दबाट बाहिर छलफल गर्छन् र बन्दमा एक छेद छोड्छ। यस तरिकाले प्रकाशको कारणले क्रिस्टलमा इलेक्ट्रन-छेद जोडीहरू उत्पन्न हुन्छन्। यी प्रकाश उत्पन्न इलेक्ट्रन-छेद जोडीहरूको n-प्रकारको तरफको छेदहरूले धेरै इलेक्ट्रनहरू (बहुलिक कारक)सँग पुनर्योजन गर्ने उचित सम्भावना छ। त्यसैले, सौर सेल यस्तो डिजाइन गरिएको छ, जसले प्रकाश-उत्पन्न इलेक्ट्रन वा छेदहरूले बहुलिक कारकसँग पुनर्योजन गर्ने उचित सम्भावना नपाउँछ।

अर्धचालक (सिलिकन) यस्तो डोपिङ गरिएको छ, जसले p-n जंक्शन सेलको रहित सतहको अत्यन्त नजिक बन्छ। यदि एक इलेक्ट्रन-छेद जोडी जंक्शनको एक अल्पसंख्यक कारक डिफ्यूजन लम्बाईको भित्र उत्पन्न हुन्छ, त्यसको इलेक्ट्रनहरू इलेक्ट्रन-छेद जोडीले n-प्रकारको क्षेत्रमा ड्रिफ्ट गर्छन् र छेदहरू जोडीले p-प्रकारको क्षेत्रमा जंक्शनको विद्युत क्षेत्रको प्रभावले झ्यालिन जान्छ। त्यसैले, औसतमा, यो बाह्य परिपथमा धारा प्रवाहमा योगदान गर्छ।

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