185
туриб, фойдали юкланишга бериб улгуради. Қуѐш энергиясини
иссиқликка айланишининг олдини олиб, биз маълум термо-
динамик чеклашлардан ҳоли бўлишга умид қиламиз, лекин
табиат бизни олдимизга янада янги зиддиятларни кўндаланг
қўяди. Фотон энергияси частота билан қуйидагича боғланган:
.
v
h
v
h
E
(3.25,
а
)
Қуѐш нурланиши тўлқин узунликлари 1 мкм атрофидаги
соҳада
эканлигини эътиборга олиб, бу муносабатни биз янада
соддароқ кўринишга келтиришимиз мумкин:
.
24
,
1
E
(3.26)
Энергия электрон Вольт (эВ) да, тўлқин узунлиги эса мкм
ларда ўлчанади.
Ифода (3.1) дан кўринадики, тўлқин узунлиги ортиши билан
қуѐш радиацияси фотонларининг энергияси ўзгаради (камаяди).
Ҳақиқатдан ҳам фотонлар энергияси етарли бўлмаганда, улар
қўзғатадиган электронлар таъқиқланган зона орқали ҳатлаб
ўтадиган бундай тўлқин узунлиги мавжуд. Масалан, хона
ҳароратида кремнийнинг таъқиқланган зона кенглиги тахминан
1,1 эВ га тенг бўлса, унга тахминан 1,1 мкм тўлқин узунликдаги
фотон энергияси мос келади. Ер сирти денгиз сатҳига тушаѐт-
ган қуѐш радиациясининг тахминан 20% и узун тўлқинли
қисмга мос келади. Шу тарзда улар кремний асосли қурилма-
ларнинг ҳаракат сферасидан тушиб қолади. Радиациянинг
қисқа тўлқинли қисмидан ҳам тўла фойдаланиб бўлмайди.
Электронлар фақат рухсат этилган сатҳларга силжисада,
қўзғалган ҳолатининг энергияси таъқиқланган зона кенглигига
яқин бўлган электронларгина кўпроқ сақлаб туради. Юқори
энергияли фотонлар билан
материални нурлантирилганда
электронларнинг ортиқча энергияси тезда панжара тебраниш-
ларини кучайтириш учун, яъни унинг ички энргиясини
орттиришга сарф бўлади. Шундай қилиб, кремнийни 0,6 мкм
тўлқин узунликдаги фотонлар (унга мос равишда тахминан 2,0
эВ энергия) билан нурлантирилганда электронлар фақат 1,1 эВ
энергияни «қабул қилиши мумкин», қолган энергия эса мате-
186
риалнинг ҳароратини орттириш учун бефойда сарф бўлиб
кетади.
Энди идеал фото электрик генератор ѐрдамида қуѐш энер-
гиясини электр энергиясига айлантиришнинг максимал сама-
радорли эканини баҳолаб кўрайлик.
Бунда генератор самара-
дорлиги 3.14-расмда кўрсатилганидек, жой метеорологик ша-
роити ва кенглигига боғлиқ равишда ўзгарадиган қуѐш
радиацияси спектрлар энергиясининг тақсимланишига қисман
боғлиқ бўлади.
Қуѐш энергиясини электр энергияга кремний ѐрдамида қайта
ўзгартиришнинг максимал самарадорлигига чегаравий тўлқин
узунлик 1,1 мкм га тенг бўлганда эришилади.
Ифода (24) дан кўринадики, агар
λ
тўлқин узунликлиги
фотон энергияси 1,24
λ
га тенг бўлса, таъқиқланган зона
кенглигига аниқ мос келадиган энергия
λ
Т
тўлқин узунликдаги
фотонларга эга бўлганда,
λ
тўлқин узунликдаги фотонлар билан
нурлантирилгандаги фойдали энергиянинг қийматини
λ
λ
Т
муносабат орқали аниқланади. Чегаравий тўлқин узунликдан
катта тўлқин узунликдаги фотонлар электронларни умуман
қўзғата олмайди.
Турли чегаравий тўлқин узунликлар учун ўтказилган
ҳисоблашлар кўрсатадики, кремний (
λ
Т
= 1,1 мкм) фотоэлектрик
генераторлар учун энг яхши материал ҳисобланади, гарчи
λ
Т
га
яқин бўлган баъзи тўлқин узунликлардаги унинг максимал
ф.и.к. атиги 45% га етса ҳам. Бинобарин, бундай фото электрик
қурилмаларнинг ф.и.к. 45% дан ошмас экан. Афсуски, реал
қурилмаларда ф.и.к. янада камроқ бўлади.
Буни тушунтириш
учун биз қуѐш радиацияси таъсирида қўзғатилган электронлар
ѐрдамида энергия олиш жараѐнини пухта кўриб чиқишимиз
керак
. Кейинги бўлимда биз ярим ўтказгичлар хусусиятлари ва
ўтказувчанлиги тўғрисида олдинроқ келтирилган фикрларга
тўлдириш сифатида қисқача бўлсада, айрим тушунтириш-
ларни келтириб ўтамиз.
Юқорида келтирилган қонуниятлар шуни кўрсатадики, ҳар
бир жараѐннинг самарадорлиги ярим ўтказгич материалнинг
оптик ва электро физик хусусиятларига (тузилма сиртида
ѐруғликнинг қайтишига фото ионизация ҳодисасининг
квант
187
чиқишига, асосий бўлмаган заряд ташувчиларнинг диффузион
йўли узунлиги
L
n
га, асосий ютилиш чегарасининг спектрал
ҳолатига ва ҳоказоларга), р-n ўтишнинг тавсифига (электр
токининг ўтказиш механизмига, потенциал тўсиқнинг каттали-
гига, ҳажмий заряд соҳасининг кенглигига), геометрик факто-
рига (баъзи материалнинг диффузион йўли узунлиги ва баъзи
қалинлиги
орасидаги муносабатга, яъни
L
n
га), ҳамда n- ва р-
соҳалардаги ярим ўтказгич материалнинг легирланиш даража-
сига боғлиқдир.
Do'stlaringiz bilan baham: 
