Ёруғлик нурининг модда билан ўзаро таъсири ва бу таъсир натижасида ёруғлик энергиясининг модда атомлари электронларига узати-лиш ҳодисаси фотоэлектр эффект ёки қисқа қилиб фотоэффект дейи-лади

2.5. QUYOSH ELEMENTLARINI TASHKIL QILUVCHI TUZILMALARNING XUSUSIYATLARINI O‘RGANISH.

YUqorida keltirilgan qonuniyatlar shuni ko‘rsatadiki, har bir jarayonning samaradorligi YAO‘ materialning optik va elektrofizik xususiyatlariga (tuzilma sirtidan yorug‘likning qaytishiga, fotoionizatsiya hodisasining kvant chiqishiga, asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilarning diffuzion yo‘lining uzunligi L_p ga, asosiy yutilish chegarasining spektral holatiga va hokazolarga), r-p o‘tishning xarakteristikasiga (elektr tokining o‘tkazish mexanizmiga, potensial to‘sikning kattaligiga, xajmiy zaryad sohasining kengligiga), geometrik faktorga (baza materialining diffuzion yo‘li uzunligi va baza qalinligi orasidagi munosabatga, ya’ni L_p va ℓ ga), hamda r-p o‘tishdan ikkala p- va r-sohalardagi YAO‘ materialning legirlanish darajasiga bog‘likdir. Bundan tashqari ketma-ketlik qarshiligi R_p ning kattaligining VAX shakliga va quvvat P ga ta’sirini aniqlash zarurdir. O‘z navbatida ketma-ketlik qarshiligi qiymati uni tashkil qiluvchi qismlar qarshiliklari va kontakt qatlamlarining geometrik joylashuvi bilan ham aniqlanadi. Bir-biriga qarama-qarshi bo‘lgan talablarni kompromiss texnik echimlarga keltirish natijasida tushayotgan yorug‘lik nurlanishiga perpendikulyar joylashgan r-p o‘tishli QE konstruksiyasi tanlab olingan. Hozirgi zamonda ayrim qo‘shimchalar kiritilgan holda (tortuvchi elektr maydoni kiritilishi, orqa tomondagi kontaktga izotip to‘siqlar olish, butun qoplamali kontaktni to‘rsimon kontaktga almashtirish, sirt=i yuzani teksturalash, orqa tomonga akslantiruvchi qoplamalar yasash) yuqoridagi konstruksiya saqlab qolingan.

Quyosh elementining frontal yorug‘likni qabul qiluvchi tomoniga radiatsion-himoya qoplamasi, haroratni boshqaruvchi hamda yuzani

tini=lashtiruvchi qoplamalar olish, quyosh elementining ishlashi jarayonida material ichiga kiruvchi nurlanish miqdorini kupaytiradi, ortiqcha issiqlikni nurlantirish hisobiga kamaytiradi, va Erda noqulay klimatik sharoitlarda va koinotda ularni radiatsiyadan himoya qiladi.

Quyosh elementi frontal, optik nurlanishga qaratilgan yuzasini, odatda fosfor atomlari kiritilgan kremniyning yupqa qatlamidan qilinadi va uni 10²º sm^-³ gacha va undan ham kuproq darajagacha legirlashadi.

Elementning bazasiga esa bor kirishmasi 10¹⁵ - 10¹⁶ smˉ³ darajagacha kiritiladi. QE ning optik nurlanishga qaratilgan frontal sirtini 5-7 % gacha egallagn har xil topologiyali to‘rsimon kontakt bilan qoplanadi. Elementning orqa sirtining yuzasi esa butunlay qoplama yoki to‘rsimon qoplama bilan qoplanadi.

R-p o‘tishdan elektr maydoni vositasida ajratilaetgan asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilar tashqi zanjirga o‘tishi kerak. YAO‘ material frontal sirtida (p-tip qoplamada) zaryadlar harakati qoplama bo‘ylab bo‘lsa, quyosh elementi bazasida (r-tipdagi materialda) ularning harakati perpendikulyar yo‘nalishda bo‘ladi. O‘ta legirlangan frontal qatlamda asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilarning diffuzion yo‘li uzunligi bor yug‘i 0,2-0,6 mkm ni tashkil etadi, element bazasida esa bu kattalik 100-250 mkm gacha boradi va ularning qiymatlari zaryadlar konsentratsiyasi va QE tayyorlash jarayonida bajariladigan texnologik operatsiyalarning rejimiga bog‘lik bo‘ladi.

Aytish joizki, quyosh elementlari tayyorlash jarayonida bajariladigan texnologik operatsiyalar davomida YAO‘ materialga kerak bo‘lmagan, nazorat qilib bo‘lmaydigan kirishmalar va rekombinatsiya markazlari paydo bo‘lishi zamirida uning dastlabki parametrlari o‘zgaradi. SHuning uchun, YAO‘ material parametrlarini quyosh elementlari tayyorlash jarayoni oxirida turli xil vositalar bilan qaytadan o‘lchash maqsadga muvofiqdir.

Legirlangan frontal qatlamda diffuzion uzunlik qiymatining nisbatan kichkinaligi r-p o‘tishni sayozroq qilishni talab qiladi (hozirgi zamon QE larida frontal qatlam qalinligini 0,3-0,5 mkm qilib olinadi). Ammo, QE ga tushayotgan quyosh nurlanishining asosiy qismidan foydalanish uchun, ya’ni hν>E_g bajarilishi uchun, quyosh elementi bazasi qalinligining 200 mkm dan kam bo‘lmasligi talab qilinadi. Bunday qalinlikdagi kremniy plastinalari nisbatan mexanik ishlov berishga yaroqli bo‘lishi bilan birga, ularda nurlanishning 93-95 % gacha qismi yutilishi mumkin. Baza sohasining qarshiligi uncha katta qiymatda bo‘lmaydi, chunki tok qalin bazaga perpendikulyar ravishda o‘tadi.

Tayyorlanadigan omik kontaktning birinchi qatlami alyuminiydan qilinadi. Alyuminiy r-materialda kirishma bo‘lgani uchun, u kremniyga yaxshi omik kontakt beradi va keyin uning ustiga Ti, Pd, Ag yoki Ni va kerakli pripoy qotishmasi qoplanadi.

quyosh elementining frontal p-qatlamining qarshiligi nisbatan katta bo‘lib 50-100 Om/□ gacha borishi mumkin. Bunday qarshilikni engish uchun yuqorida ko‘rsatilgan materiallardan birin ketin qatlamlar o‘tqaziladi. Bu texnologik jarayonlar o‘tkazilishida frontal yupqa qatlamni elektrik teshilishini oldini olinishi talab qilinadi.

Ilmiy tadqiqotlar shuni ko‘rsatadiki, agar frontal yupqa qatlamga kontakt materiali dastlab butun sirtga qoplama sifatida olinib, keyin ma’lum shaklli rasmni fotolitografik jarayon vositasi bilan ximik emirish orqali bajarilsa, frontal yuzada ko‘plab mikro teshilgan xududlar paydo bo‘lar ekan. Bu esa o‘z navbatida, shunt qarshiligini kamaytirib teskari to‘yinish toki I_o oshirib yuborar ekan. SHuning uchun frontal kontaktlar topologiyasini niqob orqali yoki fotolitografik jarayonni kontakt olinishidan oldin o‘tkazilishi talab qilinadi.

YUzasi 2 x 2 sm‾² bo‘lgan QE frontal sirtining qatlam qarshiligi 50 dan 100 Om/□ gacha bo‘lsa, unga bir dona kengligi 0,5-1 mm li

kollektor (yig‘uvchi) yo‘lkasi va 6 dan 12 gacha undan chiquvchi kengligi 0,05-0,1 mm bo‘lgan yulkachalar o‘tqaziladi. Natijada ketma-ketlik qarshiligi R_p ni 0,15-0,2 Om gacha kamaytirish mumkin bo‘ladi. Ammo, sayoz r-p o‘tishlar tayyorlanganda (misol, ℓ =0,15-0,4 mkm) frontal qatlam qarshiligi 500 Om/□ gacha ortishi mumkin, u holda 4 sm‾² yuzali quyosh elementda yo‘lkachalar sonini 60 gacha ko‘paytiriladi.Yo‘lkachalar kengligini 15-20 mkm qilinib, elektroximik qayta o‘stirishlar vositasida kontakt qalinligi 3-5 mkm gacha etkaziladi. Agar hisob kitob aniq bo‘lib, texnologik jarayonlar mukammal bajarilsa, quyosh elementining VAX si keskin yaxshilanadi.