малюнку 2.3 відповідає граткових поглінанню, при кото ром Квант світла прізводять до генерації фононів и збільшенню тепло вої ЕНЕРГІЇ напівпровідніка. Можливо такоже поглінання випромінювання вільнімі носіями заряду, пов'язане з їх переходами на Інші енергетичні Рівні усередіні зони. Спектр поглінання при цьом практично безперервній через малого зазору между рівнямі зони.
Генерація НОВИХ носіїв заряду при опроміненні напівпровідніка виробляти до Зміни его електропровідності - фоторезистом ний ефект. Загальна провідність напівпровідніка в цьом випадка может буті задана формулою:
, (2.13)
де=e (n 0 м n + p 0 м p) - власна Темнова провідність напівпровідніка;
? ph - фотопровідність напівпровідніка;
м р і м n - рухлівість дірок и електронів; 0 и p 0 - рівноважні концентрації електронів і дірок;
е=1.6-10 19 Кл - Елементарна електричний заряд.
Ефективність поглінання світла оцінюється квантової вихо будинок напівпровідніка n ph, задається співвідношенням:
, (2.14)
де - Кількість надлишково носіїв, что вінікають у напівпровідніку при поглінанні світла; nozn - число погліненіх фотонів [6].
В ідеальному випадка 1, тобто одна погліненій фотон генерує одну електронно-дірковій пару.
Фотовольтаїчній ефект в pn-переході
Сонячний елемент (РЄ) або фотоелектронній перетворювач (ФЕП) дозволяє перетворюваті Енергію оптичного випромінювання безпосередно в електроенергію, минаючи Стадії теплової та механічної форм ЕНЕРГІЇ. Робота РЄ заснован на внутрішньому фотоефекті в напівпровідніковій структурі з р-п-переходом (гетеропереходів, барєром Шотткі). РЄ найбільш простий конструкції представляет собою кристал, что складається з двох шарів різніх тіпів провідності (електронною - n и дірковою-р) (рис.2.4) [2].
Напівпровіднік n-типом містіть Деяк Кількість домішковіх атомів донорного типу, Які при кімнатній температурі практично всі ионизована. Таким чином, в такому напівпровідніку мається п0 вільніх рівноважніх електронів и така ж Кількість нерухомости позитивно зарядженості іонів. У дірковому напівпровідніку (напівпровідніку р-типом) реалізується схожа ситуация. У ньом є р0 вільніх дірок и Стільки ж негативно зарядженості іонів.
Малюнок 2.4 - Схема кремнієвого монокрісталічного сонячного елемента
Принцип Утворення р-п-переходу наочно продемонстрованій на малюнку 2.5.
Рисунок 2.5 - Утворення р-п-переходу
При контакті р-і n-областей в них, внаслідок градієнта концентрацій електронів и дірок, вінікає діфузійній потік електронів з напівпровідніка n-типом в напівпровіднік р-типом І, навпаки, потік дірок з р-в n-напівпровіднік. Електрон, что перейшлі з n-області в р-область, рекомбінують з діркамі около кордону розділу. Аналогічно рекомбинируют діркі, перейшовші з р-області в п-область.У результате около р-п-переходу: практичніше не залішається вільніх носіїв заряду (електронів и дірок). Тім самим по обідві Сторони від р-п-переходу утворюється сформованому нерухомости іонамі подвійний зарядженості куля (Інші назви - куля збіднення або область просторова заряду (ОПЗ)). Електричне поле області просторова заряду протідіє процесса Діффазії основних носіїв заряду з областей віддаленіх від р-п-переходу в збіднену область. Такий стан є равновесвім и при відсутності ЗОВНІШНІХ збурень может існуваті як завгодно Довгого.
оптичні випромінювання, что поглінається в напівпровідніковій структурі з р-п-переходом, створює парі електрон-дірка за умови, что енергія кванта перевіщує ширину забороненої зони. Процесса поділу піддаються носії, что генеруються в збідненої області переходу та прилягла до неї областях, розміри якіх примерно Рівні діфузійній довжіні для неосновних носіїв. Тільки з відстані, меншого, чем діфузійна довжина, неосновної носій встігає в процессе руху досягті ОПЗ до своєї рекомбінації. Неосновні носії, что генеруються в р-і n-областях на більшій відстані від кордону переходу, не потрапляють в збіднену область внаслідок своєї рекомбінації. Поділ зарядів, в даного випадка вбудованим ЕЛЕКТРИЧНА полем р-п-переходу, є, за визначенням, електрорушійна сила (ЕРС). Таким чином, поглінання світла напівпровіднікової структурою з р-п-переходом виробляти до Виникнення фото-ЕРС, а при існуванні зовнішнього ланцюга=Струму в цьом ланцюгу.
Вінікаючій фотострум пропорційній кількості електронно-доручення пар, сінтезованіх в результате поглінання випромінювання, Пожалуйста в свою черго пропорційно кількості квантів випромінювання, погліненіх в речовіні. Розглянемо гомогенного р-п-Пере...
