Составители:
Рубрика:
При коротком замыкании р-n – перехода (R
н
= 0) практически все
носители, генерируемые светом, поступают во внешнюю цепь, J = J
ф
, и
следовательно V
ф
= 0 При этом ток в цепи J = J
ф
(точка А, рис. 45).
Работа освещаемого р-n – перехода при отсутствии внешнего источника
называется
вентильным режимом работы фотоэлемента. Ему
соответствует участок АСВ на рис. 45. Этот режим используется для
прямого преобразования световой энергии в электрическую, например, в
солнечных батареях. КПД таких преобразователей достигает 17%,
напряжение -–десятков вольт, а мощность, W
ф
= JV
ф
– десятков киловатт
(кВт). Она зависит от нагрузочного сопротивления R
н
и при некотором его
значении достигает максимального значения. Отношение этой мощности
к мощности падающего излучения представляет собой КПД
преобразователя. Основными полупроводниковыми элементами,
применяемыми промышленностью для изготовления солнечных батарей,
являются в настоящее время кремний (Si) и арсенид галлия (GaAs).
Из соотношений (10) и (11) вытекает, что при заданном J
ф
как J,так и
V
Ф
зависят от тока неосновных носителей J
н
, который, согласно
формулам (67) и (68) гл.IV, в свою очередь определяется шириной
запрещенной зоны E
g
. Характеристики фотоэлемента улучшаются с
уменьшением J
н
и, следовательно, с увеличением ширины запрещенной
зоны полупроводника.
В обычных фотоэлементах поглощение света и генерация электронно-
дырочных пар происходит на освещенной поверхности полупроводника, а
не непосредственно в области перехода, из-за чего возникают
значительные потери, обусловленные поверхностной рекомбинацией и
сопротивлением поверхностного слоя. Для улучшения эффективности
прибора необходимо уменьшить толщину диффузионного
(приповерхностного) слоя, что приводит к уменьшению выходной
мощности, которую можно получить с фотоэлемента. Поэтому в
последнее время все большее значение приобретают
гетеропереходные
фотоэлементы, свободные от указанных недостатков.
Если свет падает на гетеропереход со стороны полупроводника с более
широкой запрещенной зоной, E
g2
> E
g1
, то фотоны с частотой
ν, удовлетворяющей неравенству E
g1
/h < ν < Ε
g2
/h, свободно проходят
через широкозонный материал и поглощаются в узкозонном материале в
непосредственной близости от перехода. Этот эффект, известный как
эффект окна в гетеропереходах, дает возможность существенно повысить
эффективность и быстродействие
фотоэлементов. В настоящее время на
основе n-p-P фототранзистора созданы солнечные батареи, работающие в
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 77
- 78
- 79
- 80
- 81
- …
- следующая ›
- последняя »
