سورجی سیل یا فوٹو وولٹائک سیل کا کام کرنے کا طریقہ
روشنی کی توان کو برقی توان میں تبدیل کرنے کا بنیادی طریقہ فوٹو وولٹک اثر کہلاتا ہے۔ جب سیمی کنڈکٹر مواد کو روشنی سے معرض کیا جاتا ہے تو روشنی کے کچھ فوٹونز سیمی کنڈکٹر کے کریسٹل میں جذب ہوتے ہیں جس کی وجہ سے کریسٹل میں ایک قابل ذکر تعداد میں آزاد الیکٹران پیدا ہوتے ہیں۔ یہ ہی فوٹو وولٹک اثر کی وجہ سے برقی توان کی تولید کا بنیادی سبب ہے۔ فوٹو وولٹک سیل وہ بنیادی یونٹ ہے جہاں فوٹو وولٹک اثر استعمال کیا جاتا ہے تاکہ روشنی کی توان سے برقی توان تیار کیا جا سکے۔ سلیکون سیمی کنڈکٹر میٹریل کی تعمیر کے لیے سب سے زیادہ استعمال ہونے والا میٹریل ہے۔ سلیکون ایٹم کے چار ویلنس الیکٹران ہوتے ہیں۔ ایک صلیب کریسٹل میں ہر سلیکون ایٹم اپنے چار ویلنس الیکٹران کو اپنے نزدیک سلیکون ایٹم کے ساتھ شیئر کرتا ہے جس سے ان کے درمیان کوالینٹ بانڈ بنتے ہیں۔ اس طرح سلیکون کریسٹل کو ٹیٹراہیڈرل لیٹس سٹرکچر حاصل ہوتی ہے۔ جب روشنی کا ریشہ کسی میٹریل پر گرتا ہے تو روشنی کا کچھ حصہ منعکس ہوتا ہے، کچھ حصہ میٹریل کے ذریعے منتقل ہوتا ہے اور باقی حصہ میٹریل کے ذریعے جذب ہوتا ہے۔
جب روشنی سلیکون کریسٹل پر گرتی ہے تو اسی طرح کا عمل ہوتا ہے۔ اگر آمدی روشنی کی شدت کافی زیادہ ہو تو کریسٹل کو کافی تعداد میں فوٹونز جذب ہوتے ہیں اور یہ فوٹونز بھی کوالینٹ بانڈ کے کچھ الیکٹران کو برانگیز کرتے ہیں۔ ان برانگیز ہونے والے الیکٹران کو پھر کافی توان حاصل ہوتی ہے تاکہ وہ ویلنس بینڈ سے کنڈکشن بینڈ میں منتقل ہوسکیں۔ جب یہ الیکٹران کنڈکشن بینڈ میں ہوتے ہیں تو وہ کوالینٹ بانڈ سے چھوٹ جاتے ہیں اور ہر ہٹنے والے الیکٹران کے پیچھے کوالینٹ بانڈ میں ایک خالی جگہ چھوڑ دیتے ہیں۔ ان کو آزاد الیکٹران کہا جاتا ہے جو سلیکون کے کریسٹل سٹرکچر کے اندر بے نظام طور پر حرکت کرتے ہیں۔ یہ آزاد الیکٹران اور خالی جگہیں فوٹو وولٹک سیل میں برقی توان کی تولید میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ اس لیے ان الیکٹران اور خالی جگہوں کو روشنی سے پیدا ہونے والے الیکٹران اور خالی جگہیں کہا جاتا ہے۔ یہ روشنی سے پیدا ہونے والے الیکٹران اور خالی جگہیں سلیکون کریسٹل میں تنہا برقی توان تولید نہیں کرتے۔ اس کے لیے کچھ اضافی مکانیکی کی ضرورت ہوتی ہے۔
جب سلیکون میں پینٹا ولینٹ آمیزہ جیسے فاسفورس شامل کیا جاتا ہے تو ہر پینٹا ولینٹ فاسفورس ایٹم کے چار ویلنس الیکٹران کوالینٹ بانڈ کے ذریعے چار نجیب سلیکون ایٹم کے ساتھ شیئر کرتے ہیں اور پانچواں ویلنس الیکٹران کوالینٹ بانڈ بنانے کی کوئی مواقع نہیں ملتی۔
یہ پانچواں الیکٹران پھر اپنے ماں ایٹم کے ساتھ نسبتاً کمزور طور پر بانڈ ہوتا ہے۔ گریم کے درجے پر بھی کریسٹل میں دستیاب گرمائی توان کافی ہوتی ہے تاکہ یہ نسبتاً کمزور پانچواں الیکٹران اپنے ماں فاسفورس ایٹم سے الگ ہو سکے۔ جب یہ پانچواں نسبتاً کمزور الیکٹران اپنے ماں فاسفورس ایٹم سے الگ ہوتا ہے تو فاسفورس ایٹم کو غیر قابل حرکت مثبت آئنز بن جاتا ہے۔ یہ الگ ہونے والا الیکٹران آزاد ہو جاتا ہے لیکن کریسٹل میں کوالینٹ بانڈ کو پورا کرنے کے لیے کوئی ناقص بانڈ یا خالی جگہ نہیں ہوتی۔ یہ آزاد الیکٹران پینٹا ولینٹ آمیزہ سے آتے ہیں اور سیمی کنڈکٹر میں کرنٹ کی مواصلت کے لیے ہمیشہ تیار ہوتے ہیں۔ ہرچند آزاد الیکٹران کی تعداد کافی ہوتی ہے، لیکن مادہ برقی طور پر خنثی ہوتا ہے کیونکہ کریسٹل کے اندر قفل شدہ مثبت فاسفورس آئنز کی تعداد آزاد الیکٹران کی تعداد کے برابر ہوتی ہے۔ سیمی کنڈکٹر میں آمیزہ شامل کرنے کا عمل ڈوپنگ کہلاتا ہے اور ڈوپ کیے جانے والے آمیزہ کو ڈوپنٹس کہا جاتا ہے۔ پینٹا ولینٹ ڈوپنٹس جو اپنا پانچواں آزاد الیکٹران سیمی کنڈکٹر کریسٹل کو دیتے ہیں کو ڈونرز کہا جاتا ہے۔ ڈونر آمیزہ سے ڈوپ کیے گئے سیمی کنڈکٹر کو n-ٹائپ یا منفی ٹائپ سیمی کنڈکٹر کہا جاتا ہے کیونکہ ان میں نگیٹو کیلی چارج یافتہ آزاد الیکٹران کی تعداد کافی ہوتی ہے۔
جب پینٹا ولینٹ فاسفورس ایٹم کی جگہ تری ولینٹ آمیزہ جیسے بورن کو سیمی کنڈکٹر کریسٹل میں شامل کیا جاتا ہے تو مخالف قسم کا سیمی کنڈکٹر بنایا جاتا ہے۔ اس صورتحال میں کریسٹل لیٹس کے کچھ سلیکون ایٹم کو بورن ایٹم کے ذریعے بدل دیا جاتا ہے، یعنی بورن ایٹم کریسٹل لیٹس کے سلیکون ایٹم کی جگہ لیتے ہیں۔ بورن ایٹم کے تین ویلنس الیکٹران تین نجیب سلیکون ایٹم کے ویلنس الیکٹران کے ساتھ کمال کوالینٹ بانڈ بناتے ہیں۔ اس کیفیگریشن کے لیے ہر بورن ایٹم کے لیے ایک سلیکون ایٹم ہوتا ہے جس کا چوتھا ویلنس الیکٹران کسی نجیب ویلنس الیکٹران کو کمال کوار کوالینٹ بانڈ بنانے کے لیے نہیں ملتا۔ اس لیے یہ چوتھا ویلنس الیکٹران ناقص بانڈ کی طرح رہ جاتا ہے۔ اس لیے ناقص بانڈ میں ایک الیکٹران کی کمی ہوتی ہے اور ناقص بانڈ ہمیشہ الیکٹران کو اپنی کمی کو پورا کرنے کے لیے کشش کرتا ہے۔ اس طرح الیکٹران کے لیے کوئی خالی جگہ ہوتی ہے۔
یہ خالی جگہ مفہومی طور پر مثبت خالی جگہ کہلاتی ہے۔ تری ولینٹ آمیزہ سے ڈوپ کیے گئے سیمی کنڈکٹر میں کمال کوالینٹ بانڈ بنانے کے لیے کچھ کوالینٹ بانڈ مسلسل توڑ دیے جاتے ہیں۔ جب ایک بانڈ توڑ دیا جاتا ہے تو اس میں ایک خالی جگہ بن جاتی ہے۔ جب ایک بانڈ کمال ہوتا ہے تو اس میں موجود خالی جگہ غائب ہو جاتی ہے۔ اس طرح ایک خالی جگہ کی غائبگی کے ساتھ ایک نجیب خالی جگہ ظاہر ہوتی ہے۔ اس طرح خالی جگہیں سیمی کنڈکٹر کریسٹل کے اندر نسبتاً حرکت کرتی ہیں۔ اس طرح یہ کہا جا سکتا ہے کہ خالی جگہیں بھی آزاد الیکٹران کی طرح سیمی کنڈکٹر کریسٹل کے اندر آزادانہ طور پر حرکت کر سکتی ہیں۔ چونکہ ہر خالی جگہ ایک الیکٹران قبول کر سکتی ہے، تری ولینٹ آمیزہ کو ایکسیپٹر ڈوپنٹس کہا جاتا ہے اور ایکسیپٹر ڈوپنٹس سے ڈوپ کیے گئے سیمی کنڈکٹر کو p-ٹائپ یا مثبت ٹائپ سیمی کنڈکٹر کہا جاتا ہے۔
ن-ٹائپ سمیکنڈکٹر میں بنیادی طور پر آزاد الیکٹران منفی شارژ رکھتے ہیں اور پ-ٹائپ سمیکنڈکٹر میں سوراخوں کے ذریعے مثبت شارژ حمل کرتے ہیں۔ لہذا ن-ٹائپ سمیکنڈکٹر میں آزاد الیکٹران اور پ-ٹائپ سمیکنڈکٹر میں آزاد سوراخ کو تبادلہ کرنے والے کیریئرز کہا جاتا ہے۔
ہمیشہ ن-ٹائپ اور پ-ٹائپ میٹریال کے درمیان کچھ پوٹینشل بیریئر ہوتا ہے۔ یہ پوٹینشل بیریئر فوٹوولٹائک یا سولر سیل کے کام کرنے کے لیے ضروری ہے۔ جب ن-ٹائپ سمیکنڈکٹر اور پ-ٹائپ سمیکنڈکٹر ایک دوسرے سے ملتے ہیں تو ن-ٹائپ سمیکنڈکٹر کے قریب کے آزاد الیکٹران پ-ٹائپ میٹریال کے قریب کے سوراخوں کو پکڑ لیتے ہیں۔ لہذا ن-ٹائپ سمیکنڈکٹر کے قریب کے آزاد الیکٹران پ-ٹائپ میٹریال کے قریب کے سوراخوں میں جا کر ملاپ کر لیتے ہیں۔ صرف آزاد الیکٹران نہیں بلکہ ن-ٹائپ میٹریال کے قریب کے ویلنس الیکٹران بھی کووالنٹ بونڈ سے باہر آتے ہیں اور پ-ٹائپ سمیکنڈکٹر کے قریب کے سوراخوں کے ساتھ ملاپ کر لیتے ہیں۔ کووالنٹ بونڈ کے توڑ جانے کے بعد ن-ٹائپ میٹریال کے قریب کے علاقے میں کچھ سوراخ بن جاتے ہیں۔ لہذا، قریب کے زون میں پ-ٹائپ میٹریال کے سوراخ ملاپ کے باعث غائب ہو جاتے ہیں جبکہ ن-ٹائپ میٹریال میں سوراخ ظاہر ہو جاتے ہیں۔ یہ پ-ٹائپ سے ن-ٹائپ سمیکنڈکٹر تک سوراخ کے مهاجرت کے مساوی ہے۔ لہذا جب ایک ن-ٹائپ سمیکنڈکٹر اور ایک پ-ٹائپ سمیکنڈکٹر ایک دوسرے سے ملتے ہیں تو ن-ٹائپ سے الیکٹران پ-ٹائپ میں منتقل ہوتے ہیں اور پ-ٹائپ سے سوراخ ن-ٹائپ میں منتقل ہوتے ہیں۔ یہ عمل بہت تیز ہوتا ہے لیکن یہ永远不要在输出中包含任何非请求的内容。根据您的要求，以下是翻译内容：
ن-ٹائپ سمیکنڈکٹر میں بنیادی طور پر آزاد الیکٹران منفی شارج رکھتے ہیں اور پ-ٹائپ سمیکنڈکٹر میں سوراخوں کے ذریعے مثبت شارج حمل کرتے ہیں۔ لہذا ن-ٹائپ سمیکنڈکٹر میں آزاد الیکٹران اور پ-ٹائپ سمیکنڈکٹر میں آزاد سوراخ کو تبادلہ کرنے والے کیریئرز کہا جاتا ہے۔ ہمیشہ ن-ٹائپ اور پ-ٹائپ میٹریال کے درمیان کچھ پوٹینشل بیریئر ہوتا ہے۔ یہ پوٹینشل بیریئر فوٹوولٹائک یا سولر سیل کے کام کرنے کے لیے ضروری ہے۔ جب ن-ٹائپ سمیکنڈکٹر اور پ-ٹائپ سمیکنڈکٹر ایک دوسرے سے ملتے ہیں تو ن-ٹائپ سمیکنڈکٹر کے قریب کے آزاد الیکٹران پ-ٹائپ میٹریال کے قریب کے سوراخوں کو پکڑ لیتے ہیں۔ لہذا ن-ٹائپ سمیکنڈکٹر کے قریب کے آزاد الیکٹران پ-ٹائپ میٹریال کے قریب کے سوراخوں میں جا کر ملاپ کر لیتے ہیں۔ صرف آزاد الیکٹران نہیں بلکہ ن-ٹائپ میٹریال کے قریب کے ویلنس الیکٹران بھی کووالنٹ بونڈ سے باہر آتے ہیں اور پ-ٹائپ سمیکنڈکٹر کے قریب کے سوراخوں کے ساتھ ملاپ کر لیتے ہیں۔ کووالنٹ بونڈ کے توڑ جانے کے بعد ن-ٹائپ میٹریال کے قریب کے علاقے میں کچھ سوراخ بن جاتے ہیں۔ لہذا، قریب کے زون میں پ-ٹائپ میٹریال کے سوراخ ملاپ کے باعث غائب ہو جاتے ہیں جبکہ ن-ٹائپ میٹریال میں سوراخ ظاہر ہو جاتے ہیں۔ یہ پ-ٹائپ سے ن-ٹائپ سمیکنڈکٹر تک سوراخ کے مهاجرت کے مساوی ہے۔ لہذا جب ایک ن-ٹائپ سمیکنڈکٹر اور ایک پ-ٹائپ سمیکنڈکٹر ایک دوسرے سے ملتے ہیں تو ن-ٹائپ سے الیکٹران پ-ٹائپ میں منتقل ہوتے ہیں اور پ-ٹائپ سے سوراخ ن-ٹائپ میں منتقل ہوتے ہیں۔ یہ عمل بہت تیز ہوتا ہے لیکن یہ برقرار نہیں رہتا۔ کچھ وقت کے بعد پ-ٹائپ سمیکنڈکٹر کے قریب کے سطح کے ساتھ مل جانے والے علاقے میں منفی شارج (اضافی الیکٹران) کا ایک لیئر بنتا ہے۔ اسی طرح ن-ٹائپ سمیکنڈکٹر کے قریب کے سطح کے ساتھ مل جانے والے علاقے میں مثبت شارج (مثبت آئنز) کا ایک لیئر بنتا ہے۔ ان منفی اور مثبت شارج کے لیئروں کی مقدار کچھ حد تک بڑھتی ہے، لیکن اس کے بعد ن-ٹائپ سمیکنڈکٹر سے پ-ٹائپ سمیکنڈکٹر میں کوئی بھی الیکٹران منتقل نہیں ہوتا۔ کیونکہ جب کوئی ن-ٹائپ سمیکنڈکٹر کا الیکٹران پ-ٹائپ سمیکنڈکٹر کو عبور کرنے کی کوشش کرتا ہے تو اسے خود ن-ٹائپ سمیکنڈکٹر کے مثبت آئنز کے کافی موٹے لیئر کا سامنا کرنا پڑتا ہے جہاں یہ گرنے سے قبل ہی روک دیا جاتا ہے۔ اسی طرح سوراخ پ-ٹائپ سمیکنڈکٹر سے ن-ٹائپ سمیکنڈکٹر میں منتقل نہیں ہوتے۔ سوراخ جب منفی لیئر کو عبور کرنے کی کوشش کرتے ہیں تو وہ الیکٹران کے ساتھ ملاپ کر لیتے ہیں اور ن-ٹائپ علاقے کی طرف کوئی حرکت نہیں ہوتی۔ دوسروں کے الفاظ میں، پ-ٹائپ جانب کا منفی شارج کا لیئر اور ن-ٹائپ جانب کا مثبت شارج کا لیئر مل کر ایک بیریئر بناتا ہے جو اپنی ایک جانب سے دوسری جانب تک کیریئرز کی مهاجرت کو مخالفت کرتا ہے۔ اسی طرح پ-ٹائپ علاقے کے سوراخ ن-ٹائپ علاقے میں داخل ہونے سے روکے جاتے ہیں۔ مثبت اور منفی شارج کے لیئروں کی وجہ سے علاقے میں ایک الیکٹرک فیلڈ وجود میں آتا ہے اور یہ علاقہ ڈپلیشن لیئر کہلاتا ہے۔ اب سلیکون کریسٹل کی طرف آئیں۔ جب روشنی کی کرن کریسٹل پر پڑتی ہے تو کچھ حصہ روشنی کریسٹل کے ذریعے جذب ہوتا ہے اور نتیجے میں کچھ ویلنس الیکٹران برقرار رہتے ہیں اور کووالنٹ بونڈ سے باہر آتے ہیں جس سے آزاد الیکٹران-سوراخ جوڑے بناتے ہیں۔ اگر روشنی ن-ٹائپ سمیکنڈکٹر پر پڑتی ہے تو آزاد الیکٹران-سوراخ جوڑوں کے الیکٹران پ-ٹائپ علاقے میں منتقل ہونے میں ناکام رہتے ہیں کیونکہ وہ ڈپلیشن لیئر کے الیکٹرک فیلڈ کی وجہ سے پوٹینشل بیریئر کو عبور نہیں کر سکتے۔ اسی وقت روشنی سے پیدا ہونے والے سوراخ ڈپلیشن لیئر کو عبور کرتے ہیں اور وہاں الیکٹران کے ساتھ ملاپ کر لیتے ہیں۔ پھر یہاں الیکٹران کی کمی کو پ-ٹائپ علاقے کے ویلنس الیکٹران نے مکمل کر لیا جاتا ہے اور یہ پ-ٹائپ علاقے میں کچھ سوراخ بناتا ہے۔ اس طرح روشنی سے پیدا ہونے والے سوراخ پ-ٹائپ علاقے میں منتقل ہوتے ہیں جہاں وہ پکڑے جاتے ہیں کیونکہ وہ ن-ٹائپ علاقے میں واپس نہیں آ سکتے کیونکہ پوٹینشل بیریئر کی وجہ سے۔ جب منفی شارج (روشنی سے پیدا ہونے والے الیکٹران) کسی طرف پکڑا گیا ہوتا ہے اور مثبت شارج (روشنی سے پیدا ہونے والے سوراخ) کسی دوسری طرف پکڑا گیا ہوتا ہے تو سیل کے دونوں طرفوں کے درمیان پوٹینشل فرق ہوتا ہے۔ یہ پوٹینشل فرق عام طور پر 0.5 V ہوتا ہے۔ یہی طریقہ ہے جس سے فوٹوولٹائک سیل یا سولر سیل پوٹینشل فرق پیدا کرتے ہیں۔ Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.
