594

15. NOWE ŹRÓDŁA I TECHNOLOGIE WYTWARZANIA ENERGII ELEKTRYCZNEJ

a)

ej

© 0 © © ©		©©©©©
o o o o o		• • • • •
©©©©©		©©©©©
o o o o o		• • • • •
0000©		©©©©©
O O 0 o o		• • • • •

b)

c)

d)

• elektrony © zjonizowane © zjonizowane o dziury akceptory donory

Styk metaliczny (elektroda)

Promieniowanie słoneczne

Cienkościenna przezroczysta warstwa typu n

Podłoże przewodzące (elektroda)

P

(fragment)

Moc ogniwa

Rys. 15.39. Schematy działania ogniwa fotoelektrycznego: a) i b) rozkłady nośników przed i po zetknięciu elementów złącza p-n; c) rozkład gęstości ładunku przestrzennego p; d) powstawanie bariery potencjału na granicy warstw złączą p-n; e) i f) schemat ideowy i przykładowe charakterystyki prądowo-napięciowe oraz mocy ogniwa fotoelektrycznego; As - strefa złącza; E - pole elektryczne

Punkt maksymalnej mocy Charakterystyki dla różnych natężeń promieniowania słonecznego

Siła fotoelektryczna obwodu otwartego U_mM

m 200 300 rn^sod

Charakterystyka \ w ciemności (dioda)    '

Te niezneutralizowane jony (donorowe i akceptorowe) w pobliżu złącza p-n tworzą dipolową warstwę zaporową ładunku przestrzennego - rysunek 15.39c. Powstającej nierównowadze ładunku towarzyszy różnica potencjałów U_h, która jest nieco mniejsza od bariery energetycznej E_g.

Różnica potencjałów U_h wytwarza silne (wewnętrzne) pole elektryczne skierowane od warstwy n do p przeciwdziałające przepływowi elektronów z warstwy n do p i przemieszczeniem się dziur z warstwy p do n. To wewnętrzne pole elektryczne powstało dzięki odpowiedniej strukturze złącza p-n (bez udziału zjawiska fotoelektrycznego). Nośniki mniejszościowe - elektrony w materiale typu p i dziury w materiale typu n, które dyfundują w obszar ładunku przestrzennego, są przez pole elektryczne przyspieszone (spełniony został warunek 2)) i pokonują

594