Muqobil energiya manbalari

Optik nurlanishni elektr energiyaga aylantirish
Fotoelektrik effektga asoslangan Yo` materiallarda n-p o`tishli tuzilmalardan iborat QE da, ularga tushayotgan quyosh nuri bevosita elektr energiyasiga aylantiradi.Shuning uchun, QE fotoqabullagich afotoqarshiliklardan farqli ravishda, tashqi kuchlanish manbaiga muhtoj emas.Bu effekt yuz yildan ortiq vaqt davomida selen va mis oksidining fotoelektrik xususiyatlari sifatida o`rganib kelingan, ammo ularning foydali ish koeffisienti (F.I.K.) 0,5 % oshmagan. Bu muammoning nisbatan faol yechilishi Yo` materiallar elektron tuzilishining soha nazariyasi yaratilganidan keyin, materiallarni kirishmalardan tozalash va kirishmalarni nazoratli ravishda kiritish texnologiyasi, hamda n-p otishning nazariyasi yaratilishi bilan bog`liqdir. So`nggi 45 yil davomida energiya manbai sifatida yuqori samarali Si, GaAs, InP, CdTe va ularning qattiq qotishmalari asosida F.I.K. 20-24 % bo`lgan QE yaratildi. Kaskadli QE larda esa F.U.K. 30% gacha yetkazildi. Keng tarqalgan kremniy asosidagi QE lari konstruksiyasi p- va n-materialning bir-biriga tutashtirishdan hosil qilinadi. YO` material ichidagi p- va n-tip orasidagi o`tish sohasi (chegara xududi) elektron- teshik yoki p-n o`tish deyiladi. Termodinamik muvozanatda elektron va teshiklar muvozanat holatini belgilovchi Fermi sathi materialda bir xil holda bo`lishi kerak. Bu shart p-n o`tish hududida ikkilangan 25 zaryadli qatlam hosil qiladi va uni hajmiy zaryad qatlami deyilib, unga taaluqli elektrostatik potensial paydo bo`ladi. P-n tuzilma sirtiga tushgan optik nurlanish, sirtdan material ichiga qarab p-n o`tish yo`nalishiga perpendikulyar ravishda konsentratsiyasi kamayib boruvchi elektron-teshik juftliklar hosil qiladi. Agar sirt yuzasidan p-n o`tishgacha bo`lgan masofa nurning kirish chuqurligidan (l/α dan) kichik bo`lsa, elektronteshik juftliklar p-n o`tishdan ichkarida ham hosil bo`ladi. Agar p-n o`tish juftlik hosil bo`dgan joydan diffuzion uzunlikka teng masofa yoki undan kamroq masofada bo`dsa, zaryadpar diffuziya jarayoni natijasida p-n o`tishga etib kelib, elektr maydoni ta‘sirida ajratnlishn mumkin. Elekgronlar p-n o`tishning elektron bor bo`lgan qismiga (n-qismiga), teshiklar p-qismiga o`tadi. Tashqi p- va nsohalarni birlashtiruvchi elektrodlarda (kontaktlarda) potensiallar ayirmasi hosil bo`lib, natijada ulangan yuklanma qarshiligi orqali elektr toki oqa boshlaydi. P-n o`tishga diffuziyalangan asosiy bo`lmagan zaryad tashuvchilar, potensial to`siq bo`lganligi sababli, ikkiga ajratiladi. Ortiqcha hosil bo`lgan (to`sik, yordamida ajratilgan) va to`plangan, n-sohadagi elektronlar va psohadagi teshiklar p-n o`gishdagi mavjud hajmiy zaryadni kompensatsiya qiladi, ya‘ni mavjud bo`lgan elektr maydoniga qarama-qarshi elektr maydonini hosyl qiladi. Yoritilish tufayli tashqi elektrodlarda potensiallar ayirmasi hosil bo`lishi bilan birga yoritilmagan p-n o`tishdagi mavjud potensial to`siqning o`zgarishi ro`y beradi. Hosil bo`ltan foto-EYUK bor bo`lgan potensial to`siq qiymatini kamaytiradi. Bu esa o`z navbatida qarama-qarshi oqimlarning paydo bo`lishini ta‘minlaydi, ya‘ni elektron qismdan elektronlar oqimini, p- qismdan teshiklar oqimini hosil qiladi. Bu oqimlar p-n o`tishga qo`yilgan elektr kuchlanishita‘siri natijasida to`g`ri yo`nalishdagi tok bilan deyarli teng bo`ladi. Yoritilish jarayoni boshlangan vaqtdan boshlab ortiqcha ( muvozanatdagiga nisbatan) zaryadlarning to`planishi (elektronlarning n-sohada va teshiklarning p-sohada) potensial tusiq balandligini kamaytiradi, yoki boshqacha qilib aytganda elektrostatik potensialni pasaytiradi (4-rasmga qarang). 26 Bu esa o`z navbatida tashqi yuklanmadan oqayotgan tok kuchini oshiradi va qarama-qarshi oqimlar hosil qiluvchi elektronlar va teshiklar oqimini p-n o`tish orqali o`tishini ta‘minlaydi. Yorug‗lik tufayli hosil bo`lgan ortiqcha juftlnklar soni p-n o`tish yoki tashqi yuklanma orqali kegayotgan juftliklar soniga teng bo`lganda statsionarmuvozanat hosil bo`ladi. Odatda bu hol yoritilish jarayonining mingdan bir soniyasi davomida ro`y beradi.