Эффективные фотопреобразующие устройства

Наибольшие надежды на создание эффективных солнечных электрических установок связаны с фотоэлектрическим методом преобразования энергии. Фотоэффект, как известно, проявляется не только в металлах, где под действием падающих квантов света высвобождаются электроны, но и в полупроводниках. Существенные успехи в развитии фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) достигнуты на основе использования внутреннего, или вентильного, фотоэффекта.

Суть его состоит в том, что при контакте двух полупроводников с разным типом проводимости на границе тел образуется так называемый запирающий слой. Избыточные свободные электроны из п-полупроводника диффундируют в р-полупроводник, а избыточные дырки – навстречу. Этот процесс продолжается, пока избыточная концентрация отрицательных и положительных зарядов в контактном слое некоторой толщины не создаст разность потенциалов, которая остановит диффузию. При толщине запирающего слоя 10-4-10-5 см контактная разность потенциалов составляет, как правило, несколько десятых вольта.

Когда на границу между полупроводниками падает свет, в них появляются дополнительные пары электрон-дырка. Под действием контактной разности потенциалов эти избыточные заряды смещаются; электроны в п-полупроводник, заряжая его отрицательно, а дырки в р-полупроводник, заряжая его положительно. Эта дополнительная разность потенциалов, поддерживаемая непрерывным освещением контактной поверхности, при замыкании внешней цепи создает электрический ток. Если убрать освещение, ток прекращается.

На практике фотоэлементы с запирающим слоем представляют собой кристалл п-полупроводника, на который нанесена тонкая прозрачная пленка р-полупроводника. Свет проникает через эту пленку и достигает контактной поверхности.

Наибольшее применение получили в настоящее время ФЭП, изготовленные из кремния или германия. В чистом виде эти элементы являются диэлектриками. Создать из них полупроводники того или иного типа можно за счет легирования их соответствующими примесями. Чтобы получить п-полупроводник, исходные кристаллы легируют фосфором, мышьяком или сурьмой. Полупроводники р-типа получают легированием кремния или германия бором или другими элементами III группы Периодической системы.

Читайте также:
Детально рассмотрены спутники планет солнечной системы.
Как используют спутники солнечной системы?
Подробное строение земной коры.
Гагарин Юрий.
хлорелла.
Наша солнечная система.