Фототрлендіргішті жетілдірілмеген орындарына байланысты шамалар
Фотоэлектрлік трлендіргіште оан тсетін сулелену энергиясы ішінара ток тасушыларыны потенциалды энергиясына айналады. Дл осы потенциалды энергия трлендіргішке сырты жктеме осылан жадайда ток шыаратын трлендіргішті э..к.-і болып табылады. рылыны жетіспеушілігі салдарынан энергияны пайдалы згеруімен бір мезгілде энергияны кеістікке жылу трінде пайдасыз ыдырауына келетін дерістер жреді [5, 9, 12, 24].
рбір фотоэлектрлік трлендіргіште энергия шыындарыны келесідей трлері орын алады (10.1-сурет):
1) жарыты шыындар;
2) трлендіргіш ішіндегі озалыс кезіндегі электрондар мен саылауларды энергия шыындары;
Жарыты шыындар мына жадайларды салдарынан болады:
– тскен сулеленуді трлендіргішті бетінен шаылуы;
– трлендіргішті жмысты затындаы фотондарды фотоэлектрлік белсенді емес жтылуы, яни фотондарды жартылай ткізгіште электрон-саылау жбына рмастан жтылуы;
– фотондарды біраз млшеріні арты (сырты) электрода дейін тіп, сонда жтылуы.
Трлендіргіш ішіндегі озалыс кезіндегі электрондар мен саылауларды энергия шыындары келесідей дерістерді есебінен болады:
– энергияны торкзге берілуімен атар жретін жарыпен рылан жптарды рекомбинациялануы;
–фотоэлектрондар мен фотосаылауларды Rш шунттаушы кедергі арылы жылыстауы;
– фотоэлектрондар мен фотосаылауларды оларды торкзді атомдарымен сотыуы кезіндегі энергия шыындары (бір зонаны шегінде тмен орналасан дегейлерге ту);
– фотоэлектрондар мен фотосаылауларды Rп трлендіргішті тізбектік кедергісі арылы туі.
Жарыпен рылан жптарды рекомбинациялануы жне шунттаушы кедергі арылы жылыстау ток бойынша шыындарды райды жне жарыпен рылан тасушыларды ай блігі жктемені кедергісі арылы ток тзе отырып, р-п-ткелге дейін жететінін анытайды.
Фотоэлектрондарды (немесе фотосаылауларды) торкзді атомдарымен сотыуы кезіндегі жне оларды тізбектік кедергі арылы туі кезіндегі энергия шыындары кернеу бойынша шыындарды береді. Кернеу бойынша шыындар фотоннан электрона (саылауа) берілген энергияны ай (орташа) блігі пайдасыз жоалатынын крсетеді. 10.1-суретінде олайлы жадайларда жмыс істейтін кремнийлі фотоэлементке арналан шыындарды таралуы крсетілген.
Жоарыда аталан шыындарды райсысына тоталып телік.
Жарыты шыында – кремнийді шаылу коэффициенті жептуір жоары жне ол шамамен 30%-а жуы. Шаылуа кететін шыындарды фотоаппараттарды объективіндегі абаттар тріздес ртекті жарытандыратын абаттар олдана отырып азайтуа болады. Бл спектрді крнекті блігіндегі шаылуды 6-9%-а дейін азайтуа ммкіндік береді.
Фототрлендіргішке тсетін сулелену энергиясыны бір блігі ток тасушылары жбыны рылуына байланысы жо жартылай ткізгіш денесінде жтылу есебінен жоалады, яни жылуа айналады. 1,12 эв-дан кем энергиялы кванттара сйкес келетін кн спектріні бкіл зынтолынды (белсенді емес) блігіні энергиясы кнмен сулелену спектріні 12-20%-ын райды. Спектрді белсенді блігіні шаылуа кететін шыындарын ескергенде, жарыты шыындар тсетін энегрияны 26-30%-дан астамын райды.
10.1-сурет. Кремний фототрлендіргішіні энергия шыындарыны таралу слбасы
Сырты электродта жтылу есебінен жоалатын энергия млшері жмысты затты абатыны алыдыымен аныталады. детте сырты электрода дейін спектрді белсенді блігіні зын толынды облысыны сулеленуіні шамалы лесі ана жетеді.
Рекомбинациялы шыындар – жартылай ткізгіш абатында жарыпен рылан негізгі емес ток тасушыларыны барлыы бірдей жктемедегі ток тзілуіне атыспайды. Оларды бір блігі негізгі тасушылармен бірге клемде немесе бетте рекомбинацияланады. Бл жадай жптарды блу тиімділігін сипаттайтын коэффициентін енгізер кезде ескеріледі. шамасы тжірибелік лшенген ыса тйыталу тогыны (яни, сырты тізбекке тетін ток тасушыларыны жалпы саныны) жартылай ткізгіште уаыт бірлігінде генерацияланатын ток тасушыларыны толы санына атынасын білдіреді.
Жптарды блу тиімділігі келесідей біратар факторлара туелді:
1) жартылай ткізгіштегі жарыты жтылу коэффициенті;
2) р-п ткелді орналасу тередігі мен жптарды рылуы жретін облысты клемі арасындаы араатынас;
3) р-п-ткелді ені;
4) ток тасушыларыны диффузиялы ыысу зындыы;
5) жмысты бетті жадайына туелді беттік рекомбинацияны жылдамдыы.
Рекомбинацияа кететін шыындарды азайту шін ткел жптар рылатын облыстан диффузиялы ыысуды зындыынан кем араашытыта труы ажет. Оан оса, фотоэлементті п..к.-ін едуір тмендететін беттік рекомбинацияны жылдамдыын минимума жеткізу ажет.
Тізбектік кедергі жне ол себепші болан фототрлендіргішті рылмасы туатын шыын – фототрлендіргішті тізбектік кедергісі Rn айтарлытай дрежеде оны сапасын анытайтын фактор болып табылады.
Шунттаушы кедергі –Rш трлендіргішті жмысына Rn араанда едуір аз сер етеді. детте Rш шамасы 1000 Омнан асады. Біра тіпті Rm=100 Ом болан кезде де бл кедергі себепкер болан ток шыындары генерацияланатын токты 1%-ын райды жне де алынатын уатты шыыны мардымсыз. Rш шамасыны азаю себебі болып детте белгілі бір себептермен ндіріс дерісі кезінде фотоэлементті бетінде р-п-ткелді сырта шыатын жерлерінде алып ойан рилы бгде осылулар табылады.
Баылау сратары:
1. Кн фототрлендіргішіні п..к-ін алай аныталады?
2. Толын зындыы зыныра фотондарды энергиясы андай млшерде болады?
3. Кремнийлі элементті теориялы п..к-і анша?
4. Наты фототрлендіргіштер едуір тмен п..к.-не ие, себебі неде?
5. Фотоэлектрлік трлендіргіштерде болатын энергия шыындарыны трлері.
6.Трлендіргіш ішіндегі озалыс кезіндегі электрондар мен саылауларды алатын орны.
7.Кн фотоэлементтеріні негізгі материалдары жне фотомодульді жасау технологиясын аныта.
8. Толтырылан, ткізу жне тыйым салынан айматарды алай тсінеміз?
9. Кремний шін активті оспа ретінде Менделеевті периодты кестесіні андай элементтері жатады?
10. Жмыс істеу принципі бойынша фотоэлементтер алай блінеді?
11. Вакуумды жне газ толтырылан ткізгіштік фотоэлементтерге тсініктеме бер.
12. Вентилді (жапышты) фотоэлемент дегеніміз не? Оны меншікті п..к.аныта.
13.p-n ауысуыны фотоэлектрлік асиеттері.
ДРІС