40
5.
Нишонова М.М., Умурзақова Г.М. Электрон техника материаллари ва элементлари. –
Тошкент: Наврўз, 2019.
ҚУЁШ ЭЛЕМЕНТЛАРИНИНГ ФОЙДАЛИ ИШ КОЭФФИЦИЕНТИНИ АНИҚЛАШ
Д.Т.Мамадиева – катта ўқитувчи, Х.Э.Дилмуродов – талаба,
Фарғона политехника институти. Dilhumor.mamadieva1965@mail.ru
Селен мис-мис оксидидан иборат гетеросистемалар асосида олинган биринчи
фотоэлементларнинг фойдали иш коэффициенти (ФИК) 0,5 % дан ошмаган. Лекин улардан
ҳозиргача ҳам фото ва киноқурилмаларда кенг қўлланилади.
Фотоэлементнинг ФИК ярим ўтказгичнинг электрофизик хоссаларига, хусусан, ярим
ўтказгич сиртининг нур қайтариш коэффициентига, фотоионизациянинг квант чиқишига,
асосий бўлмаган заряд
ташувчилар концентрациясига, тақиқланган зона кенглигига, тескари
токнинг оқиш механизмига, потенциал барьер баландлигига, фазовий зарядлар соҳаси
кенглигига, заряд ташувчиларнинг
диффузия узунлигига,
n
р
ўтишнинг жойлашиш
чуқурлигига ҳамда
p
ва
n
ярим ўтказгичлар концентрациясига боғлиқ.
Қуёш элементи ҳосил қилиш учун одатда
n
р
ўтишга эга бўлган кремний олиниб,
унинг
n
томонига ёппа металл контакт,
p
томонига тўр шаклида металл контактлар олинади.
Зарядларнинг йиғиш коэффициентини ошириш учун устки тўр контактлар орасидаги масофа
кремнийдаги электрон ва тешикларнинг диффузия узунликларидан кичик бўлиши керак. Акс
ҳолда ёруғлик таъсирида
n
р
ўтиш чегарасида ҳосил бўлган тешик ва электронлар
контактгача етиб бормай рекомбинацияга учраши мумкин. Ёруғлик таъсирида ҳосил бўлган
электрон-тешик
жуфти
n
р
ўтиш чегарасидаги фазовий зарядлар соҳасига етиб борса,
электронлар
n
томонга, тешиклар
p
томонга ажаралиб,
p
ва
n
ярим ўтказгичлар контактига
уланган электродларда потенциаллар фарқи (салт кучланиш) ҳосил бўлади. Электродлар
R
қаршилик орқали бирлаштирилса, занжирда ток ҳосил бўлади. Электродларни қисқа
туташтирилса, қисқа туташув токи ҳосил бўлади.
Агар қуёш элементига тушаётган нурланиш таъсирида ҳосил бўлган электрон-тешик
жуфтининг ҳаммаси
n
р
ўтиш майдонида тўлиқ ажралса, қуёш элеметининг ток бўйича
самарадорлиги максимал бўлади. У майдонда бўлинган зарядларни ярим ўтказгичга тушаётган
фотонлар сонига нисбати билан аниқланади:
eN
I
Q
к.т
,
бу ерда
N
-ярим ўтказгичга тушаётган фотонлар сони;
e
- электрон заряди.
Агар фотоннинг энергияси
g
g
E
hy
E
оралиқда бўлса, битта фотон битта электрон-тешик
жуфтини ҳосил қилади дейиш мумкин ва бунда фотоионизациянинг квант чиқиши 1 га тенг
бўлади. Лекин амалда рекомбинация туфайли квант чиқиш бирдан кичик бўлади.
Қуёш элментларини, умуман ҳар қандай фотоэлектрик қурилмаларнинг ФИК улар
ҳосил қилган электр энергияни уларга тушаётган ёруғлик энергиясига нисбатига тенг.
Лекин
қурилмаларниг, хусусан қуёш элементларининг ФИК аниқлаш анча мураккаб масала.
ФИК тахминий аниқлаш учун маълум интенсивликдаги ёруғликда фотоэлементнинг
ВАХ олинади ва ВАХ дан салт кучланиш
c
V
ва қисқа туташув токи
к.т.
I
аниқланади.
Қуёш
элементиниг салт кучланиши асосан вольт-ампер ҳарактеристикасининг (ВАХ) параметри
А
га
ва тўйиниш токининг қиймати
0
I
га боғлиқ:
1
0
I
I
n
q
AkT
V
ф
c
,
(1) Бу ерда
ф
I
-фототок. Кремний асосидаги қуёш
элементлари учун
3
1
А
,
0
I
эса
2
7
5
10
10
cм
A
2
/
см
А
бўлиши мумкин. Юқоридаги
ифодадан кўриниб
турибдики, фотоэлемент берадиган салт кучланишни ошириш учун
тўйиниш токини камайтириш керак.
GaAs
асосидаги қуёш элементларида тўйиниш токи анча
кичик
2
10
9
10
5
10
cм
А
бўлгани учун
c
V
нисбатан катта.
Қисқа туташув токининг қиймати
41
n
p
k
Т
к
R
R
SW
I
1
.
.
,
(2) формула билан аниқланади. Бу ерда
W
-фотоэлементга
тушаётган
ёруғлик
оқимининг
қуввати,
S
-фотоэлементнинг
интеграл
сезгирлиги;
n
p
R
n
р
-ўтиш қаршилиги, у ёруғлик оқими ортиши билан тез камаяди.
Фотоэлементнинг қалинлигига боғлиқ бўлган
k
R
қаршилик анча кичик бўлгани учун (2)
боғланиш чизиқли бўлмайди.
ФИК топиш учун дастлаб ВАХ дан унинг тўлиш коэффициентини
кт
,
I
ва
c
V
топилади. Люксметр ёрдамида
2
1
см
юзага тушаётган қуёш нурининг қуввати ўлчанади.
Фотоэлементдан олинган фойдали қувватни фотоэлементга тушаётган ёруғлик қувватига
нисбати олиниб, ФИК қуйидаги формуладан аниқланади:
W
V
I
с
к.т.
,
(3)
Катта ФИК эга бўлган сифатли фотоэлементларда
ВАХнинг тўлиш
коэффициенти
9
,
0
8
,
0
га яқин бўлади. Сифатсиз ва ФИК кичик
фотоэлементларда
анча кичик, яъни
5
,
0
3
,
0
ни ташкил қилади. Ҳозирги вақтдаги
кремний асосидаги сифатли қуёш элементларида
8
,
0
75
,
0
. Фотоэлемент ВАХ сининг
тўлиш коэффициентига
n
р
ўтишдаги шунт қаршилик ва ярим ўтказгич қалинлигига
боғлиқ бўлган
k
R
қаршилик таъсир кўрсатади. Лекин шунт қаршиликка қараганда ярим
ўтказгич қалинлигига боғлиқ бўлган, унинг ўзининг қаршилиги ВАХнинг тўлиш
коэффициенти
га кучли таъсир кўрсатади. Шунинг учун фотоэлемент тайёрлашда солиштирма қаршилиги
нисбатан кичик
см
Ом
5
1
бўлган
Si
ишлатилади.
Фотоэлементниг ФИКни ошириш учун унинг ёритиладиган қисмидаги аралашмалар
(фосфор) концентрациясини
3
21
20
10
10
cм
гача оширилади. Фотоэлементнинг база қисми
р
-типга эга бўлиб, ундаги борнинг концентрацияси
3
17
16
10
10
cм
атрофида бўлади.
Фотоэлементнинг устки қатламида диффузия узунлигининг кичик бўлиши
n
р
ўтиш чуқурлигини
мкм
6
,
0
3
,
0
дан ортиқ бўлмаслигини талаб қилади. Ёруғлик квантлари
энергиясининг
g
E
hv
бўлган қисми тўлиқ ютилиши учун фотоэлемент база қисмининг
қалинлиги
мкм
200
дан кам бўлмаслиги керак.
Фотоэлементнинг устки қисмига олинадиган тўр шаклидаги контактнинг қаршилиги
жуда кичик бўлиши керак, яъни ярим ўтказгич билан металл контакт орасидаги потенциал
тўсиқ бўлмаслиги керак. Тўр шаклидаги контакт олишда металл маскадан ёки
полимер
фоторезистдан очилган тирқишлардан фойдаланилади.
Хулоса қилиб шуни айтамизки, фотоэлемент берадиган ток қувватини, умуман
айтганда, ФИКни ошириш учун ВАХнинг тескари токини камайтириш, контактларнинг
самарали бўлишига эришиш, тақиқланган зонасининг кенглиги қуёш спектрининг максимумига
яқин бўлган ярим ўтказгичдан фойдаланиш керак. Бундай ярим ўтказгичларга
CdTe
InP
CaAs
Si
,
,
,
кабилар киради.
Do'stlaringiz bilan baham: 
