Prionsabal Solar Cella nó Cella Fotovoltachta

Is éard atá i gceist leis an gcóras ionchais luaidhe agus solais ná teorainn a thugtar ar photovoltaic effect. Nuair a chloisteann matéirilí semiconductor solas, gabhann cuid de na fóitóna den raon solais in aghaidh na criostail semiconductor, rud a chuir go mór le líon na n-eileactrón saor san chrístal. Is é seo an príomhchúis a chreideann luaidhe mar gheall ar photovoltaic effect. Cill photovoltaic is é an aonad búnúsach den chóras áit a úsáidtear photovoltaic effect chun luaidhe a chruthú ó sholais. Is é siolaim an matéiril semiconductor is coitianta a úsáidtear chun cill photovoltaic a thógáil. Tá ceithre eileactrón valence ag adam siolaim. I dchrístal cruthaithe, roinntear gach ceithre eileactrón valence ag adam siolaim leis an adam siolaim gaire don chéad uair, ag cruthú bonn covalent idir iad. Le linn an tseiceáil siolaim a fháil struchtúr treocharach. Nuair a bhíonn raon solais ag titim ar aon matéiril, dírítear cuid den solas, trasnaítear cuid den solas trí na matéiril, agus glanann an matéiril an chuid eile.

Tá an rud céanna ag tarlú nuair a thiteann solas ar chrístal siolaim. Má tá an tionscal solais a thiteann ar an chrístal ard go leor, gabhann roinnt fóitóna le rá ag an chrístal agus meastar iad sin, i ndiaidh na fóitóna, roinnt de na eileactrón de bhonn covalent. Meastar iad sin eileactrón saor chun bogadh ón banda valence go dtí an banda conduction. Mar tá an leibhéal fuinnimh de na eileactrón sa banda conduction, fágann siad an bonn covalent ag fágáil buille sa bhonn ina dhiaidh. Tá na eileactrón saor seo ag bogadh go foréigneach laistigh den struchtúr chrístail siolaim. Tá ról lárnach ag na eileactrón saor agus na buillí sa chrúitáil luaidhe sa cill photovoltaic. Tá na eileactrón saor agus na buillí seo a dtugtar eileactrón agus buillí ginte le solas comhfhreagrach. Ní féidir leis na eileactrón agus buillí ginte le solas seo luaidhe a chruthú sna chrístal siolaim amháin. Ba chóir go mbeadh meicniúm breise ann chun é sin a dhéanamh.

Nuair a chuirtear impurity pentavalent cosúil le fosfóir isteach i siolaim, roinntear ceithre eileactrón valence ag gach atom pentavalent fosfóir trí bhonn covalent le cúigear atom siolaim gairid, agus ní féidir leis an eileactrón valence cúige déanamh bonn covalent.

An eileactrón cúige seo ansin bunaithe go rialta leis an tadam tuatach. Faoi mhodh teatarra, is leor an tionscal téarmaíoch atá ar fáil sa chrístal chun na eileactrón cúige rialta seo a scuabadh ón atom fosfóir tuatach. Nuair a scuabadh an eileactrón cúige rialta seo ón atom fosfóir tuatach, fágann an atom fosfóir ions positíve imobile. An eileactrón scuabadh san eileactrón saor ach níl aon bonn covalent neamhiomlán nó buille sa chrístal chun a athbhunú. Tá na eileactrón saor seo ón impurity pentavalent i gcónaí réidh chun modh a chur i bhfeidhm sa semiconductor. Cé go bhfuil eileactrón saor, is é fós an substaint fuinnimh neutral mar tá an líon ions positíve fosfóir sáraithe laistigh den struchtúr chrístail cothrom leis an líon eileactrón saor a dtagann as iad. Tugtar doping ar an próiseas a chuirtear impurities isteach sa semiconductor, agus a dtugtar dopants ar na impurities. Tugtar donors ar na dopants pentavalent a díolann a eileactrón saor cúige don chrístal semiconductor. Tugtar semiconductors doped le dopants donor ar n-type nó tíop séimhitheach mar tá go leor eileactrón saor atá séimhitheach de réir nádúr.

Nuair a chuirtear impurity trivalent cosúil le borón in ionad atom fosfóir pentavalent chuig chrístal semiconductor, cruthófar tíop semiconductor contrártha. Sa chás seo, searcófar cuid de na atom siolaim sa chrístal lattice ag atom borón, agus eile, foghlaimfidh na atom borón suíomh na n-atom siolaim ina áit sa struchtúr lattice. Dóchúlaíodh trí eileactrón valence borón le eileactrón valence trí atom siolaim gairid chun trí bhonn covalent a cruthú. Do chonfigúrú seo, beidh atom siolaim do gach atom borón, eileactrón valence ceathrú a nach bhfaighidh aon eileactrón valence gairid chun a chéad bhonn covalent a críochnú. Mar sin, fanann an eileactrón valence ceathrú na n-atom siolaim gan a pearsantacht agus í ag obair mar bhonn neamhiomlán. Mar sin, beidh laghdú ar aon eileactrón sa bhonn neamhiomlán, agus mar sin, cuirfidh an bhonn neamhiomlán i gcónaí eileactrón chun an laghdú sin a lánú. Mar sin, beidh spás ann don eileactrón a sheasamh.

Tugtar buille positíve ar an spás seo go coitianta. In a trivalent impurity doped semiconductor, briseann go leor de na bonn covalent go leanúnach chun bonn covalent eile a chomhlánú. Nuair a briseann aon bonn, cruthófar aon buille inti. Nuair a chomhlánófar aon bonn, fágann an buille inti. De réir sin, fós buille amháin a fhanann aon buille gairid. Mar sin, tá buille ag bogadh go foréigneach laistigh den chrístal semiconductor. Ag breathnú air sin, is féidir a rá go dírbhealach a mhaireann buille freisin mar eileactrón saor laistigh den chrístal semiconductor. Mar gheall ar gach buille a gheobhann eileactrón, tugtar acceptor dopants ar na impurities trivalent agus semiconductors doped le dopants acceptor a dtugtar p-type nó tíop positíve semiconductor.

Sa n-type semiconductor, is iad na eileactrón saor a dhéantar carraigín négative agus sa p-type semiconductor, is iad na buillí ina ndéantar carraigín positive mar sin, eileactrón saor sa n-type semiconductor agus buillí saor sa p-type semiconductor a dtugtar carrier major sa n-type semiconductor agus p-type semiconductor comhfhreagrach.

Tá barraíocht i gcónaí idir n-type agus p-type material. Tá an barraíocht seo riachtanach do oibriú cill photovoltaic nó solar. Nuair a thagann n-type semiconductor agus p-type semiconductor i dteagmháil, faightear go leor de na eileactrón saor gairid don tsurface contact n-type semiconductor agus na buillí gairid p-type material. Mar sin, eileactrón saor sa n-type semiconductor gairid don tsurface contact lógar síos chun na buillí gairid p-type material a athbhunú. Gan eileactrón saor, ach eileactrón valence sa n-type material gairid don tsurface contact, tagann siad amach ón bhonn covalent agus athbhunú le buillí níos gairide sa p-type semiconductor. Mar tá na bonn covalent briste, beidh líon de na buillí cruthaithe sa n-type material gairid don tsurface contact. Mar sin, taobh amuigh den tsurface contact, dírbhealach buillí sa p-type materials fágann de bharr recombination ar an lárr, agus ar an lárr eile buillí tagann sa n-type material gairid don tsurface contact. Is é seo cothrom leis an imeacht buillí ó p-type go dtí n-type semiconductor. Mar sin, chomh luath agus a thagann n-type semiconductor agus p-type semiconductor i dteagmháil, eileactrón ó n-type tiocfaidh go dtí p-type agus buillí ó p-type tiocfaidh go dtí n-type. Tá an próiseas seo go tapa ach ní leanann sé go hiondúil. Tar éis roinnt ama, beidh slánuimhir de charge negative (eileactrón saor) sa p-type semiconductor gairid don tsurface contact, agus go minic, beidh slánuimhir de charge positive (ions positíve) sa n-type semiconductor gairid don tsurface contact. Tá méid na slánuimhreacha negative agus positive a mhéadaíonn go pointe áirithe, ach tar éis sin, ní thagann eileactrón ar bith níos mó ó n-type semiconductor go dtí p-type semiconductor. Is é seo mar gheall, nuair a iarann aon eileactrón sa n-type semiconductor a thabhairt go dtí p-type semiconductor, faca sé slánuimhir de ions positíve sa n-type semiconductor féin, áit a mbeidh sé ag titim gan é a thabhairt. Mar sin féin, ní thagann buillí níos mó go dtí n-type semiconductor ó p-type. Nuair a iarann na buillí a thabhairt go dtí an slánuimhir negative sa p-type semiconductor, athbhunóidh siad le eileactrón agus ní leanann siad ar aghaidh i dtreo n-type region.

In a bhfad, slánuimhir negative sa p-type lárr agus slánuimhir positive sa n-type lárr le chéile form a barraíocht a choscann migration de carriers charge ó aon taobh go dtí an taobh eile. Mar sin féin, buillí sa p-type region a choscann ó dhlíthint i n-type region. Mar gheall ar ions positive agus negative charged layer, beidh réimse electraictiúil os comhair an réigiúin agus an réigiún seo a dtugtar depletion layer.

Anois, déanaimid ar ais go dtí an chrístal siolaim. Nuair a thiteann raon solais ar an chrístal, glanann cuid den solas agus, mar thoradh, meastar roinnt de na eileactrón valence agus tagann siad amach ón bhonn covalent ag cruthú páir eileactrón-bhuille saor.

Má thiteann solas ar n-type semiconductor, ní féidir leis na eileactrón ón páir eileactrón-bhuille ginte le solas a lógu go dtí an réigiún p- mar gheall ar an mbarráil potinsiál a choscann iad ó lógu trí réimse depletion. Ar an lárr, lóga buillí ginte le solas trí réimse depletion mar gheall ar an tionscal electraictiúil de réimse depletion áit a recombines siad le eileactrón, agus ansin, an laghdú ar eileactrón anseo a lánú le eileactrón valence den réigiún p-, agus tá sé sin a dhéanann aon líon de buillí sa réigiún p-. Mar sin, buillí ginte le solas a lóga go dtí an réigiún p- áit a bhfuil siad tráchtar mar gheall ar aon uair a thagann siad go dtí an réigiún p- ní féidir leo filleadh go n-type region mar gheall ar an mbarráil potinsiál.

Mar gheall ar an ngearrscuaine négative (eileactrón ginte le solas) a bhfuil sé tráchtar ar an taobh amháin agus an gearrscuaine positive (buillí ginte le solas) a bhfuil sé tráchtar ar an taobh eile den cell, beidh difríocht potinsiál idir an dá taobh den cell. Is é seo go minic 0.5 V. Is é seo an chaoi a chruthaíonn cill photovoltaic nó cill gréine difríocht potinsiál.

Déanadh: Meastar an réamhscríbhinn, tá artícle maith le rannú, má  tá infringement seasaigh scoir.