Fotovoltaik energiya ishlab chiqarish yarimo'tkazgich interfeysining fotovoltaik volts effektidan foydalangan holda yorug'lik energiyasini bevosita elektr energiyasiga aylantiradigan texnologiyadir. Ushbu texnologiyaning asosiy komponenti quyosh xujayrasi hisoblanadi. Quyosh xujayrasi ketma-ket qoplangan va himoyalanganidan so'ng, quyosh batareyasi modullarining katta maydoni hosil bo'lishi mumkin, keyin esa quvvat boshqaruvchilari kabi komponentlar bilan birlashtirilib, fotovoltaik energiya ishlab chiqarish qurilmasi hosil bo'ladi.
Quyosh batareyasidan energiya ishlab chiqarish printsipi
1. N tipidagi yarimo tkazgichlar va P tipidagi yarim o tkazgichlar
O'ziga xos yarimo'tkazgichlar, kristall tuzilishga ega bo'lgan sof yarim o'tkazgichlar atomlar o'rtasida kovalent bog'lanish hosil qiladi. Kovalent bog'lanishdagi ikkita elektronga valent elektronlar deyiladi.
Valentlik elektronlari yadro zanjiridan ajralib chiqib, ma'lum miqdorda energiya (harorat ko'tarilishi yoki yorug'lik) olgandan so'ng erkin elektronga (manfiy zaryadlangan) aylanishi mumkin, bu esa teshik (musbat zaryadlangan) deb ataladigan kovalent bog'lanishda bo'sh joy qoldirishi mumkin. ). Erkin elektronlar ham, teshiklar ham tashuvchilar deb ataladi va ichki yarimo'tkazgichlarda tashuvchilar soni juda kichik, elektr o'tkazuvchanligi juda past.
Ichimlik yarimo'tkazgichga oz miqdordagi aralashmalarning (ba'zi elementlarning) qo'shilishi uning o'tkazuvchanligini oshirishi mumkin bo'lgan nopoklik yarimo'tkazgichni hosil qiladi.
Pentavalent fosfor qo'shilishi kremniy atomini almashtiradi va fosfor atomining tashqi qatlamining beshta tashqi elektronidan to'rttasi atrofdagi yarimo'tkazgich atomlari bilan kovalent bog'lanish hosil qiladi va qo'shimcha elektron deyarli bog'lanmagan va erkin elektronga aylanishi osonroq. Shuning uchun dopingdan keyin erkin elektronlar soni ortadi va erkin elektron o'tkazuvchanligi N-tipli yarimo'tkazgich deb ataladigan ushbu yarim o'tkazgichning asosiy o'tkazuvchan rejimiga aylanadi.
Kremniy atomini almashtirish uchun uch valentli bor kiritilganda, bor atomining tashqi qatlamining uchta tashqi elektronlari atrofdagi yarim o'tkazgich atomlari bilan kovalent bog'lanish hosil qilganda "teshik" hosil bo'ladi. Shuning uchun dopingdan keyin teshiklar soni sezilarli darajada oshadi va teshik o'tkazuvchanligi P tipidagi yarimo'tkazgich deb ataladigan ushbu yarimo'tkazgichning asosiy o'tkazuvchan usuliga aylanadi.
N tipidagi va P tipidagi yarimo'tkazgichlar neytral bo'lib, tashqi ko'rinishda elektr xususiyatlarini ko'rsatmaydi.
N tipidagi yarimo'tkazgichlarning elektronlari ko'pchilik tashuvchisi, teshiklari esa ozchilik tashuvchisi.
P tipidagi yarimo'tkazgichlarning teshiklari ko'pchilik tashuvchisi, elektronlar esa ozchilik tashuvchisi.
2. "PN birikmasi" va "fotovoltaik volts effekti"
PN birikmasi N-doping zonasidan va yaqin aloqada bo'lgan P-tipli doping mintaqasidan iborat. Silikon gofretning to'liq bo'lagida bir tomonda N tipidagi yarimo'tkazgichlarni va boshqa tomondan P tipidagi yarimo'tkazgichlarni hosil qilish uchun turli xil doping jarayonlari qo'llaniladi. Ikki turdagi yarimo'tkazgichlarning interfeysiga yaqin hudud PN birikmasidir. Quyosh xujayrasining asosiy tuzilishi katta maydonli planar PN birikmasidir.
Quyosh nurlari PN birikmasiga tushganda, PN birikmasi elektronlar va teshiklarni qo'zg'atish uchun yorug'lik energiyasini o'zlashtiradi va PN birikmasida "fotovoltaik volt effekti" yoki oddiygina "fotovoltaik effekt" deb ataladigan kuchlanish hosil qiladi.
