ю, який може бути отриманий досить великих розмірів. Весь цей процес проводиться в умовах високого вакууму. Нагрівання кремнію здійснюється індукційної високочастотної піччю.
Отримані кремнієві монокристали розрізають на тонкі пластинки прямокутної форми. Платівка володіє електронним механізмом провідності. Для створення ж фотоелемента із запірним шаром необхідна система з двох напівпровідників з протилежними механізмами провідності. Для цього одну з поверхонь пластинки покривають тонким рівномірним шаром бору і протягом деякого часу прогрівають пластинку в електричній печі при безперервній роботі вакуумних насосів. Час дифузійного прогріву підбирається таким чином, щоб атоми бору за цей час встигли продіффундіровать всередину пластинки лише на частину її товщини. Так як домішка бору до кремнію повідомляє останньому діркову провідність, то в результаті одна частина кремнієвої пластинки буде володіти доречнийпровідністю, а друга частина - електронної. На кордоні між однією і іншою частинами утворюються р-n - перехід і як наслідок цього запірний шар. На обох поверхнях кремнієвої пластинки створюються спеціальним методом металеві електроди, один з яких - напівпрозорий. Потім пластинка поміщається в оправлення з двома струмовими висновками. [2]
. Принцип роботи СЕ
Розглянемо pn перехід, описаний вище. При температурах вище 0? До температурні коливання атомних грат призводять до появи рухомих (т. Е. Вільних) електронів і дірок в матеріалі як p-типу, так і n-типу. Ці вільні електрони і дірки рухаються хаотично. Завдяки легуванню домішками концентрація вільних дірок в матеріалі p-типу набагато більше їх концентрації в матеріалі n-типу, а концентрація вільних електронів в матеріалі n-типу набагато вище їх концентрації в матеріалі p-типу. Тому дірки в матеріалі p-типу і електрони в матеріалі n-типу називаються основними носіями, а дірки в матеріалі n-типу і електрони в матеріалі p-типу - неосновними носіями. Принцип дії діодів і сонячних елементів з pn переходами залежить від неосновних носіїв, тому їх відносять до приладів, що працюють на неосновних носіях заряду. [3]
Коли СЕ висвітлюється, поглинені фотони генерують нерівноважні електрон-діркові пари. Електрони, що генеруються в p-шарі поблизу pn-переходу, підходять до pn-переходу і існуючим в ньому електричним полем виносяться в n-область.
Аналогічно і надлишкові дірки, створені в n-шарі, частково переносяться в p-шар. У результаті n-шар набуває додатковий негативний заряд, а p-шар - позитивний. Знижується первісна контактна різниця потенціалів між p- і n-шарами напівпровідника, і в зовнішній ланцюга з'являється напруга. Негативного полюса джерела струму відповідає n-шар, а p-шар - позитивного. (Малюнок 1)
Малюнок 1 - виникнення фотоЕДС в СЕ
Величина усталеною фотоЕДС при висвітленні переходу випромінюванням постійної інтенсивності описується рівнянням вольт-амперної характеристики ВАХ (Малюнок 2):
U =,
де - струм насичення,
- фотоструму
ВАХ пояснює еквівалентна схема фотоелемента (Малюнок 3), що включає джерело струму
де S - площа фотоелемента, а коефіцієнт збирання - безрозмірний множник ( lt; 1), що показує, яка частка всіх створених світлом електронно-доручених пар (S * No) збирається pn-переходом.
Малюнок 2 - ВАХ СЕ
Паралельно джерела струму включений pn-перехід, струм через який дорівнює. pn-перехід шунтирует навантаження, і при збільшенні напруги струм через нього швидко зростає. У навантаження (опір R) відбирається струм I.
Малюнок 3 - еквівалентна схема СЕ
Рівняння ВАХ справедливо і при висвітленні фотоелемента світлом довільного спектрального складу, змінюється лише значення фотоструму. Максимальна потужність відбирається в тому випадку, коли фотоелемент знаходиться в режимі, зазначеному точкою а (Малюнок 2).
Основні необоротні втрати енергії в СЕ пов'язані з:
) відображенням сонячного випромінювання від поверхні перетворювача;
) проходженням частини випромінювання через СЕ без поглинання в ньому;
) розсіюванням на теплових коливаннях решітки надлишкової енергії фотонів;
) рекомбінацією утворилися фотопара на поверхнях і в обсязі СЕ;
) внутрішнім опором перетворювача;
) деякими іншими фізичними процесами. Для зменшення всіх видів втрат енергії в СЕ, розробляються і успішно застосовується різні заходи.
До їх числа відносяться:
) використання напівпровідників з оптимальною для сонячного випромінювання шириною забо...
