Fotovoltaik Etki – Enerji Mühendisliği Ödevleri – Enerji Mühendisliği Ödev Hazırlatma – Enerji Mühendisliği Alanında Tez Yazdırma – Enerji Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları
Dahili Fotoğraf Efekti
Dahili foto efekti, katı bir cisim içindeki elektromanyetik radyasyonun soğurulmasını da tanımlar. Elektronlar bu durumda katı cisimden ayrılmamıştır. Sadece valans bandından iletim bandına kadar kaldırılırlar. Bu nedenle, katı cismin elektrik iletkenliğini artıran elektron-boşluk çiftleri yaratılır.Dahili foto etkisi, fotovoltaik etkinin ve dolayısıyla güneş pilinin temelidir. Bununla birlikte, fotovoltaik etki, örneğin bir metal-yarı iletken bağlantısı, bir p-n-bağlantısı veya bir p-n-hetero-bağlantısı gibi ek bir sınır katmanı gerektirir.
P-n Bölgeleri
Donörlerin ve alıcıların iyi tanımlanmış eklenmesiyle (difüzyon, alaşımlama, iyon implantasyonu), yarı iletken bir kristal içinde bitişik p- ve n-bölgeleri oluşturulur. Özellikle bir iletkenlikten diğerine ani geçişler epitaksi ile sağlanır. Burada, bir yarı iletkenin katman katman büyümesi, neredeyse bir atomik katman içinde bir sonrakine geçiş sağlar.
p- ve n-katkılı malzemeler temas ettirilirse, p-katkılı taraftaki delikler n-tipi bölgeye yayılır ve bunun tersi de geçerlidir. İlk olarak, iletim bandı içindeki elektronlardan ve değerlik bandı içindeki deliklerden oluşan p-n-kavşağında güçlü bir konsantrasyon gradyanı oluşur.
Bu konsantrasyon nedeniyle, p bölgesinden gradyan boşlukları n bölgesine yayılırken, elektronlar n- bölgesinden p- alanına yayılır. Difüzyon nedeniyle, p-n-kavşağının her iki tarafında çoğunluk taşıyıcılarının sayısı azalır. Durağan vericilere veya alıcılara iliştirilmiş olan yük daha sonra geçiş alanının p-tarafında negatif bir uzay yükü ve n-tarafında pozitif bir uzay yükü oluşturur.
Serbest yük taşıyıcılarının dengelenmiş konsantrasyonunun bir sonucu olarak, sınır arayüzü (p-n-kavşağı) boyunca bir elektrik alanı oluşur. Açıklanan işlem, difüzyon akışının ve ters akımın birbirini telafi ettiği bir tükenme katmanı oluşturur. Vericilerin ve alıcıların artık karşılanmayan sabit ücretleri, genişliği doping konsantrasyonuna bağlı olan bir tüketim katmanı tanımlar.
İdealleştirilmiş koşulları gösterir. Basitleştirilmiş olarak, çoğunluk taşıyıcı yoğunluğunun tüm uzay yükü bölgesi üzerinde ihmal edilebilir olduğu ve tüketim katmanı yoğunluğunun tükenme bölgesinin kenarlarına kadar sabit kaldığı varsayılmıştır.
Bu aynı zamanda ilgili doping konsantrasyonunun p-n sınırına kadar sabit olduğu anlamına gelir; p-n-geçişi böylece ani olur. Pozitif yüklü bir parçacığın karşılık gelen potansiyel eğrisini ve tükenme katmanında oluşturulan difüzyon voltajını gösterir.
Enerji aralığı modelinde elektronun enerjisi y ekseninde temsil edildiğinden, difüzyon voltajı ters yönde gösterilir ve bu nedenle yukarıda gösterilen dağıtım işleviyle eşleşmez.
Fotovoltaik Etki
Işık enerjisinin kuantumu olan fotonlar bir yarı iletkene çarpıp nüfuz ederse, enerjilerini valans bandından bir elektrona aktarabilirler. Böyle bir foton, tükenme katmanı içinde emilirse, bölgenin elektrik alanı, oluşturulan yük taşıyıcı çiftini doğrudan ayırır.
Elektron n-bölgesine doğru hareket ederken, delik p-bölgesine hareket eder. Bu tür bir ışık absorpsiyonu sırasında, elektron-boşluk çiftleri, p- veya n- bölgesi içindeki tükenme bölgesinin dışında (yani elektrik alanının dışında) yaratılırsa, termal nedeniyle difüzyonla uzay-yük bölgesine de ulaşabilirler. hareketler (yani yön bir elektrik alanı tarafından önceden belirlenmeden).
Bu noktada, ilgili azınlık taşıyıcıları (yani, p-bölgesindeki elektronlar ve n-bölgesindeki delikler), uzay-yük bölgesinin elektrik alanı tarafından toplanır ve karşı tarafa aktarılır. Tükenme katmanının potansiyel bariyeri, aksine, ilgili çoğunluk taşıyıcılarını yansıtır.
Son olarak, p tarafı pozitif olarak yüklenirken n tarafı negatif olarak yüklenir. Tükenme katmanının içinde ve dışında emilen fotonların her ikisi de bu şarja katkıda bulunur. Bu ışık kaynaklı yük ayırma işlemi, p-n-foto etkisi veya fotovoltaik etki olarak adlandırılır.
Bu nedenle, fotovoltaik etki ancak ışık absorpsiyonu sırasında oluşan iki yük taşıyıcıdan biri p-n-bağlantısını geçerse gerçekleşir. Bu, yalnızca tükenme katmanı içinde elektron-boşluk-çifti oluşturulduğunda meydana gelebilir. Bu elektrik alanın dışında, ışık tarafından oluşturulan yük taşıyıcı çiftlerinin rekombinasyon yoluyla kaybolma olasılığı giderek artmaktadır.
Fotovoltaik malzemeler
Fotovoltaik Nedir
Güneş fotovoltaik Nedir
Fotovoltaik hücre
Fotovoltaik sistemler ve uygulamaları
Fotovoltaik hücre yapısı
Fotovoltaik hücre üretimi
Fotovoltaik Panel
Bu, elektron-boşluk-çiftinin oluşum yeri ile tükenme katmanı arasındaki mesafe ne kadar büyükse o kadar olasıdır. Bu, yarı iletken malzeme içindeki yük taşıyıcıların “difüzyon uzunluğu” ile ölçülür. “Difüzyon uzunluğu” terimi, rekombinasyon gerçekleşmeden önce bir elektrik alanı olmayan alan içindeki elektronlar veya delikler tarafından aşılması gereken ortalama yol uzunluklarını ifade eder.
Bu difüzyon uzunluğu, yarı iletken malzeme tarafından belirlenir ve aynı malzeme söz konusu olduğunda, büyük ölçüde safsızlık içeriğine ve dolayısıyla dopinge (daha fazla katkılama, difüzyon uzunluğunun daha düşük olması) ve kristal mükemmelliğine bağlıdır.
Silikon için difüzyon uzunluğu yaklaşık 10 ila birkaç 100 μm arasında değişir. Difüzyon uzunluğu, yük taşıyıcının p-n-kavşağına olan mesafesinden daha azsa, çoğu elektron veya boşluk yeniden birleşir. Matematiksel olarak: belirli bir difüzyon uzunluğunun üstesinden geldikten sonra, ışıkla indüklenen yük taşıyıcıların sayısı 1/e’ye düşürülür; sonra iki difüzyon uzunluğunu kapladıktan sonra 1/e2’ye düşürülür. Etkili bir yük taşıyıcı ayrımı elde etmek için difüzyon uzunluğu, bir fotovoltaik hücreye gelen güneş radyasyonunun absorpsiyon uzunluğunun bir katı olmalıdır.
Işınlama sırasında yük ayrımı nedeniyle, elektronlar n-bölgesinde birikir, oysa delikler p-bölgesinde birikir. Elektronlar ve boşluklar, biriken yüklerin itici kuvvetleri ek birikimi engellemeye başlayana kadar birikecektir; yani elektronların ve boşlukların birikmesiyle oluşan elektrik potansiyeli, p-n- bağlantısının difüzyon potansiyeli ile dengelenene kadar. Daha sonra güneş pilinin açık devre voltajına ulaşılır. Bu koşulları elde etme süresi neredeyse ölçülemeyecek kadar kısadır.
p- ve n-tarafları harici bir bağlantı ile kısa devre edilirse, kısa devre akımı ölçülür. Bu çalışma modunda, p-n- bağlantısındaki difüzyon voltajı geri yüklenir. Bir güneş pilinin çalışma prensibine göre, kısa devre akım artışı güneş ışınımı ile orantılı ve hemen hemen doğrusaldır.
Teknik Açıklama
Fotovoltaik enerji üretiminin teknik temelleri özetlenmiştir. Belirtilen temel rakamlar da dahil olmak üzere tüm açıklamalar en son teknolojiyi yansıtmaktadır. Üst düzey laboratuvar hücreleri veya modülleri daha iyi bir performansa sahip olabilir.
Fotovoltaik hücre Fotovoltaik hücre üretimi Fotovoltaik hücre yapısı Fotovoltaik malzemeler Fotovoltaik Nedir Fotovoltaik Panel Fotovoltaik sistemler ve uygulamaları Güneş fotovoltaik Nedir