Bir yarı iletkende ışığın soğurulması veya başka yollarla “fazla” yük taşıyıcılar oluşursa, termal denge bozulursa, kaynak “kapatıldıktan” sonra bu fazla yük taşıyıcıların yok edilmesi gerekir. Bu sürece rekombinasyon denir.

Rekombinasyon için en önemli mekanizmalar, ışınımsal rekombinasyon ve kusur seviyeleri yoluyla rekombinasyondur. Radyasyonlu rekombinasyon, elektronların iletim bandındn valans bandına “geri çekilmesi” ve böylece aynı sayıda deliği yok etmesidir.

Süreç, absorpsiyonun tam tersidir ve bu rekombinasyon enerjisinin bant aralığının Eg enerjisine karşılık gelmesi gerektiği açıktır. Silisyumda bu rekombinasyon absorpsiyon kadar olası değildir, bu da dolaylı yarı iletkenlerin uzun yük taşıyıcı ömürlerine sahip olması gerektiği anlamına gelir. Silikonda, baskın rekombinasyon mekanizması boşluktaki seviyeler aracılığıyladır.

Yarı iletkenlerde ömrün temel olarak safsızlıkların ve kristal kusurlarının varlığı tarafından belirlendiği bilinen bir gerçektir. Beş değerli veya üç değerlikli bir katkı maddesinin elektron yapısına sahip olmayan atomların dahil edilmesinin, bandın kenarına yakın olması gerekmeyen enerji seviyeleri ile kusur seviyelerine yol açacağı makuldür.

Yasak bandın daha derinlerinde yer alabilirler ve bu nedenle derin kusurlar olarak adlandırılırlar. Silisyumdaki farklı maddeler için bu enerji düzeylerinin bir kısmını gösterir. Yük taşıyıcılar için tuzak oldukları için “tuzak seviyeleri” olarak da adlandırılan bu safsızlık seviyeleri, yük taşıyıcıların rekombinasyonunu yüksek derecede belirler.

Yasak banttaki bir enerji seviyesi için dört temel süreç mümkündür:

– bir elektron, boş bir enerji seviyesi (1) tarafından yakalanır;
– dolu bir seviyeden iletim bandına (2) bir elektron yayılır;
– dolu bir enerji seviyesi (3) tarafından bir delik yakalanır;
– valans bandında (4) boş bir duruma bir delik yayılır.

Bir enerji seviyesi aralığın ortasına ne kadar yakınsa, rekombinasyon merkezi olarak verimliliği o kadar yüksek olur. Ayrıca atomik özellikleri de etkilidir. Elektronları ve delikleri yakalama kesitleri ile karakterize edilebilirler.

Bir yarı iletken malzemenin kalitesi, azınlık taşıyıcılar için kullanım ömrü τ ile ifade edilir. Açıkçası, iyi malzeme uzun bir ömre sahiptir. Güneş pilleri için ömürden türetilen difüzyon uzunluğu L daha da önemlidir.

Fazla bir taşıyıcının rekombinasyonla yok edilmeden önce difüzyonla hareket edebileceği mesafedir. Yalnızca p-n bağlantısından difüzyon uzunluğu kadar bir mesafe içinde soğurulan ışık elektrik çıkışına katkıda bulunabilir. Yüksek verimli hücreler, hücre kalınlığından daha büyük bir difüzyon uzunluğuna sahip olmalıdır.

Güneş paneli ile güneş pili arasındaki fark
Güneş pili Nedir
Amorf silisyum güneş Pilleri
Güneş pili Ne İşe Yarar
Güneş enerjisi ve güneş pilleri
Güneş pili çalışma Prensibi
Güneş Pili
Organik güneş pilleri

Silikon Güneş Pili

Güneş pillerinin fiziği, kristalin silikon piller için en basittir. Yarı iletken cihazların ve dolayısıyla güneş pillerinin işlevini anlamak için, bir p-n birleşimindeki süreçlerin kesin olarak anlaşılması çok önemlidir.

Birçok yarı iletken cihazın temel birimi, iki farklı katkı maddesinin doğrudan birbirine bitişik olduğu bir yarı iletken gövdedir. Aynı kafes içinde p-katkılı bir alan n-katkılı bir alanla birleşirse buna p-n bağlantısı denir.

Basit bir örnekte, silikonda her iki katkı maddesinin de aynı büyüklükte olduğunu ve aniden birleştiğini varsayıyoruz. Bu davranışı netleştirebilir. Sol taraftaki x < 0, örneğin, NA = 1016 atom/cm-3 konsantrasyonuna sahip bor atomları ile katkılanır, bu da onu p-iletken yapar. Öte yandan sağ taraf x > 0, ND = 1016 cm-3’te fosfor atomları ile katkılanabilir, bu da onu n-iletken yapar.

Serbestçe hareket eden yük taşıyıcılar, konsantrasyondaki NA’dan ND’ye ani değişimi takip etmeyecektir. Bunun yerine, konsantrasyon farkından dolayı taşıyıcılar dağılacaktır, yani p bölgesindeki delikler n bölgesine hareket edecek ve n alanındaki elektronlar p bölgesine hareket edecektir.

Difüzyon akımları oluşacaktır. Artık elektriksel olarak telafi edilmeyen iyonize alıcılar ve donörler, sabit alan yükleri olarak geride kalır. Negatif uzay yükleri sol tarafta p bölgesinde, pozitif uzay yükleri ise n bölgesinde sağ tarafta ortaya çıkar.

Buna uygun olarak, bir levha kondansatöründe meydana geldiği gibi, p-n bağlantısında, yayılan yük taşıyıcılarını difüzyona zıt yönde hareket ettirecek şekilde yönlendirilen bir elektrik alanı yaratılır. Bu süreç, bir denge sağlanana kadar veya başka bir deyişle, difüzyon akışı eşit büyüklükte bir alan akımı tarafından dengelenene kadar devam eder. Yarı iletkenin her iki tarafı da topraklanmış olsa bile (son derece büyük) bir dahili elektrik alanı mevcuttur.

p-n bağlantısı aydınlatıldığında, ışığın emildiği her yerde yük taşıyıcı çiftleri üretilecektir. Kavşaktaki güçlü alan, azınlık taşıyıcılarını kavşak boyunca çeker ve bir akım akışı oluşur. Yarı iletken cihaz termal dengede değildir, bu da elektrik gücünün bir yüke verilebileceği anlamına gelir.

Bu bir güneş pilinin temel mekanizmasıdır. Buna göre tipik bir güneş pili, bir diyot özelliğine sahip bir p-n bağlantısından oluşur. Bu özellik, standart katı hal fiziğinden türetilebilir.

I, uygulanan voltaj VA’da diyottan geçen akımdır. VT sabittir, termal voltaj olarak adlandırılır. I0, yarı iletken malzemenin tipine, doping yoğunluğuna ve kalitesine ve p-n bağlantısının kalitesine bağlı olan diyot doyma akımıdır.

Bu kavşak aydınlatılırsa, ek bir akım, ışık tarafından üretilen akım IL eklenir. Negatif işaret, kutupsallık kurallarından kaynaklanır. Şimdi akım I artık sıfır voltajda sıfır değil, IL’ye kaydırıldı. Güç, bir elektrik yüküne iletilebilir. Aydınlatmalı ve aydınlatmasız I/V karakteristiği gösterilir.

Bu şekil ayrıca üç önemli niceliği tanımlar: Voc, açık devre gerilimi, Isc, IL ile aynı olan kısa devre akımı ve V ile I ürününün maksimumda olduğu maksimum güç noktası Pm. Bu, güneş pilinin optimum çalışma noktasıdır. Pm’deki gerilim ve akım Vm ve Im’dir.

İdeal güneş hücresinin dikdörtgene yaklaşan bir özelliği olduğu açıktır. Doldurma faktörü F F = Im Vm/ Isc Voc bire yakın olmalıdır. Çok iyi kristal silisyum güneş pilleri için dolgu faktörleri %0,8 veya %80’in üzerindedir. (2.3)’ten doygunluk akımı I0’ın önemini de anlayabiliriz. Açık devre gerilimi, hücreden akım çekilmediğinde elde edilir. 

The post Silikon Güneş Pili – Enerji Mühendisliği Ödevleri – Enerji Mühendisliği Ödev Hazırlatma – Enerji Mühendisliği Alanında Tez Yazdırma – Enerji Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları first appeared on Online (Parayla Ödev Yaptırma).