Solenergi
Doping av silisium i solceller
Det er ikke hvilket som helst type materiale man anvender i solceller. Det de fleste bruker er silisium hvor atomene ligger ordnet i en krystall. Hvert silisiumatom har fire elektroner i det ytterste skallet og disse elektronene danner elektronparbindinger med sine fire naboatomer.
Slike silisiumkrystaller kan omdannes til en elektrisk leder ved å tilsette små mengder av andre stoffer ved såkalt doping. Hvis man doper med fosforatomer som har fem elektroner i ytterskallet, vil det bli elektroner til overs som ikke får plass i krystallstrukturen, og på den måten vil krystallen kunne lede strøm. Selv om krystallen totalt sett er elektrisk nøytral, inneholder den frie negative ladninger og kalles derfor en n-type halvleder.
Hvis man derimot doper silisiumskrystallen med boratomer som har tre ytterelektroner, vil det bli ledige elektronplasser som ikke er fylt opp i krystallstukturen. Selv om krystallen totalt sett er elektrisk nøytral, inneholder den ledige plasser for elektroner. Disse kalles positive hull, og krystallen kalles derfor p-type halvleder.
PN-overgang
I en solcelle blir den dopede n- og p-typen silisium lagt inntil hverandre slik at de danner en såkalt pn-overgang. Det oppstår en elektrisk spenning i overgangen. Pn-overgangen forbindes med en strømførende leder og når sollyset treffer et silisiumatom i nærheten av pn-overgangen, kan følgende skje:
• Et foton slår løs et elektron, og det skapes et elektron-hull par. Elektronet trekkes over til n-siden på grunn av spenningen i pn-overgangen. (Elektron i svart og hull i hvitt)
• Etter å ha kommet seg gjennom n-siden går elektronet inn i kretsen og forårsaker elektrisk strøm. (Elektron i svart og hull i hvitt)
• Når elektronet kommer ut i p-siden igjen vil det fanges opp av hullet som venter.
På p-siden vil et fritt elektron ha ganske kort levetid før det fanges av et hull, mens det vil ha tilnærmet ubegrenset levetid på n-siden hvor det ikke er hull. Det motsatte gjelder for frie hull i en n-type halvleder. Derfor er det viktig at elektron-hull paret som dannes ikke befinner seg for langt unna overgangen mellom n-siden og p-siden.
Kilder
|
|
|
