ਫੋਟੋਵੋਲਟਾਈਕ ਇਫੈਕਟ ਕੀ ਹੈ?

جس کا اثر ہے جس کی وجہ سے کچھ سمیکنڈکنڈکٹر میٹریلز میں روشنی کی توانائی برقی توانائی میں تبدیل ہو جاتی ہے، اسے فوٹوولٹیک اثر کہا جاتا ہے۔ یہ مستقیماً روشنی کی توانائی کو برقی توانائی میں تبدیل کرتا ہے بغیر کسی درمیانی عمل کے۔ فوٹوولٹیک اثر کو ظاہر کرنے کے لئے ہم ایک سلیکون کرسٹل کا بلک کا تصور کرتے ہیں۔
اس بلک کا اوپری حصہ ڈونر نقصانات سے دوبا ہوتا ہے اور نیچے کا حصہ قبول کنندہ نقصانات سے دوبا ہوتا ہے۔ اس لئے آرین ٹائپ علاقے کے مقابلے میں آرین ٹائپ علاقے میں آزاد الکترون کی تعداد بہت زیادہ ہوتی ہے اور پی-ٹائپ علاقے کے مقابلے میں پی-ٹائپ علاقے میں سوراخ کی تعداد بہت زیادہ ہوتی ہے۔ بلک کے جنکشن لائن کے پار چارج کیریئرز کی ایک زیادہ ترکیز گریڈیئنٹ ہوگی۔ آرین ٹائپ علاقے سے آزاد الکترون پی-ٹائپ علاقے میں منتشر ہونے کی کوشش کرتے ہیں اور پی-ٹائپ علاقے کے سوراخ آرین ٹائپ علاقے میں منتشر ہونے کی کوشش کرتے ہیں۔ یہ چونکہ چارج کیریئرز کی طبیعت کے مطابق ہمیشہ زیادہ ترکیز علاقے سے کم ترکیز علاقے میں منتشر ہوتے ہیں۔ آرین ٹائپ علاقے کا ہر آزاد الکترون جب پی-ٹائپ علاقے میں منتشر ہوتا ہے تو وہ آرین ٹائپ علاقے میں ایک مثبت ڈونر آئن چھوڑ دیتا ہے۔

یہ چونکہ آرین ٹائپ علاقے کا ہر آزاد الکترون ایک غیر جانبدار ڈونر ایٹم سے یقینی طور پر ملتا ہے۔ مشابہ طور پر جب پی-ٹائپ علاقے سے ایک سوراخ آرین ٹائپ علاقے میں منتشر ہوتا ہے تو وہ پی-ٹائپ علاقے میں ایک منفی قبول کنندہ آئن چھوڑ دیتا ہے۔

چونکہ ہر سوراخ پی-ٹائپ علاقے میں ایک قبول کنندہ ایٹم سے ملتا ہے۔ دونوں آئنز یعنی ڈونر آئنز اور قبول کنندہ آئنز کریسٹل ڈھانچے میں اپنے مقام پر ثابت ہوتے ہیں۔ یہ کہنا ضروری ہے کہ آرین ٹائپ علاقے کے وہ آزاد الکترون جو پی-ٹائپ علاقے کے قریب ہوتے ہیں وہ پہلے پی-ٹائپ علاقے میں منتشر ہوتے ہیں اور نتیجے میں جنکشن کے قریب آرین ٹائپ علاقے میں ایک مثبت ثابت ڈونر آئن کا لیئر بناتے ہیں۔

مشابہ طور پر پی-ٹائپ علاقے کے وہ آزاد سوراخ جو آرین ٹائپ علاقے کے قریب ہوتے ہیں وہ پہلے آرین ٹائپ علاقے میں منتشر ہوتے ہیں اور نتیجے میں جنکشن کے قریب پی-ٹائپ علاقے میں ایک منفی ثابت قبول کنندہ آئن کا لیئر بناتے ہیں۔ ان مثبت اور منفی آئنز کی ترکیز کا لیئر جنکشن کے پار ایک برقی میدان بناتا ہے جو مثبت سے منفی کی طرف ہوتا ہے یعنی آرین ٹائپ سے پی-ٹائپ کی طرف۔ اب اس برقی میدان کی موجودگی کی وجہ سے کریسٹل کے چارج کیریئرز کو اس برقی میدان کی سمت میں ڈرائفت کرنے کی کوشش کرتے ہیں۔ جیسا کہ ہم جانتے ہیں کہ مثبت برقیہ ہمیشہ برقی میدان کی سمت میں ڈرائفت کرتا ہے اس لئے آرین ٹائپ علاقے میں موجود مثبت برقیہ (اگر کوئی ہو) جنکشن کے پی-سائیڈ کی طرف ڈرائفت کرتا ہے۔

دیگر طرف سے، پی-ٹائپ علاقے میں موجود منفی الکترون (اگر کوئی ہو) آرین علاقے کی طرف ڈرائفت کرتے ہیں کیونکہ منفی برقیہ ہمیشہ برقی میدان کی مخالف سمت میں ڈرائفت کرتا ہے۔ ایک پی-این جنکشن پر چارج کیریئرز کی منتشری اور ڈرائفت جاری رہتی ہے۔ چارج کیریئرز کی منتشری جنکشن کے پار پوٹینشل بیریئر کی گنجائش اور موٹائی میں اضافہ کرتی ہے اور چارج کیریئرز کی ڈرائفت بیریئر کی موٹائی کو کم کرتی ہے۔ عام حرارتی توازن کی حالت میں اور کسی بھی بیرونی زور کی عدم موجودگی میں، چارج کیریئزر کی منتشری چارج کیریئرز کی ڈرائفت کے مساوی اور مخالف ہوتی ہے اس لئے پوٹینشل بیریئر کی موٹائی ثابت رہتی ہے۔

اب سلیکون کرسٹل کے بلک کے آرین ٹائپ سطح کو سورج کی روشنی کا سامنا کیا جاتا ہے۔ کچھ فوٹون سلیکون بلک کو ایبسروب کرتے ہیں۔ کچھ ایبسروب کردہ فوٹون کی توانائی سلیکون ایٹمز کے ولینس اور کنڈکشن بینڈ کے درمیان والی توانائی سے زیادہ ہوتی ہے۔ اس لئے سلیکون ایٹمز کے ولینس الکترون کو ایکسرٹ کیا جاتا ہے اور وہ کووالنٹ بانڈ سے باہر نکل کر ایک سوراخ چھوڑ دیتے ہیں۔ اس طرح روشنی کی وجہ سے الکٹران-سوراخ جوڑے کرسٹل میں بناتے ہیں۔ نور کی وجہ سے بننے والے الکٹران-سوراخ جوڑوں کے سوراخ آرین ٹائپ سائیڈ میں موجود بہت سے الکٹران (میجریٹی کیریئرز) کے ساتھ ریکمبینیشن کے لئے کافی مواقع ہوتے ہیں۔ اس لئے، سورجی سیل ایسے طور پر ڈیزائن کیا گیا ہے کہ روشنی سے بننے والے الکٹران یا سوراخ کو میجریٹی کیریئرز کے ساتھ ریکمبینیشن کے لئے کافی مواقع نہ ملیں۔

سمیکنڈکنڈکٹر (سلیکون) ایسے طور پر ڈوپ کیا جاتا ہے کہ پی-این جنکشن سیل کی مظاہر شدہ سطح کے بہت قریب بن جاتا ہے۔ اگر الکٹران-سوراخ جوڑا جنکشن کے ایک میناریٹی کیریئرز ڈفیوژن لمبائی کے اندر بنایا جاتا ہے، تو الکٹران-سوراخ جوڑے کے الکٹران آرین ٹائپ علاقے کی طرف ڈرائفت کرتے ہیں اور جوڑے کے سوراخ پی علاقے کی طرف جاتے ہیں جو جنکشن کے برقی میدان کے تحت ہوتا ہے اور اوسطاً، یہ بیرونی کرکٹ میں کرنٹ کے فلو کا حصہ دیتے ہیں۔

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