A foszfor-, bór- és egyéb félvezető anyagok megértése

Bemutatjuk a Foszfor

A "dopping" eljárás egy elem egy atomját vezet be a szilícium kristályba, hogy megváltoztassa annak elektromos tulajdonságait. Az adalékanyagnak három vagy öt valencia elektronja van, szemben a szilícium négyével. Az öt típusú vegyértékfoszfor-foszfor-atomokat az n-típusú szilícium doppingozására használják (a foszfor biztosítja ötödik szabad elektronját).

A foszfor Az atom ugyanazt a helyet foglalja el a kristályrácsban, amelyet korábban a helyettesített szilíciumatom vett el. Négy vegyérték elektronja átveszi a helyettesített négy szilikon vegyérték elektron kötési felelősségét. De az ötödik vegyértékű elektron szabad marad, felelősségvállalás nélkül. Amikor számos foszforatom helyettesíti a szilíciumot egy kristályban, sok szabad elektron válik elérhetővé. A foszforatom (öt vegyérték-elektronmal) helyettesítése a szilícium atomhoz egy szilícium kristályban extra, nem kötött elektronot eredményez, amely viszonylag szabadon mozoghat a kristály körül.

A leggyakoribb dopping-módszer a szilíciumréteg felső részének foszforral való bevonása, majd a felület melegítése. Ez lehetővé teszi a foszforatomok diffundálódását a szilíciumba. A hőmérsékletet ezután leengedjük úgy, hogy a diffúziós sebesség nullára csökken. A foszfor szilíciumba juttatásának más módszerei a gázdiffúzió, egy folyékony adalékanyag permetezési eljárás, és egy olyan módszer, amelyben a foszfor-ionok pontosan bejutnak az anyag felületébe szilícium.

instagram viewer

Bemutatjuk a Bórt

Természetesen az n-típusú szilícium nem képezheti a elektromos mező magától; szintén szükséges módosítani néhány szilíciumot, hogy az ellenkező elektromos tulajdonságokkal rendelkezzen. Tehát a bórt, amelynek három vegyérték elektronja van, használjuk a p-típusú szilícium doppingozására. A bórt a szilíciumfeldolgozás során vezetik be, ahol a szilíciumot tisztítják PV készülékekben való felhasználás céljából. Ha egy bóratom elfoglal egy helyet a korábban egy szilícium atom által elfoglalt kristályrácsban, akkor egy kötéstől hiányzik egy elektron (más szóval egy extra lyuk). A bóatom (három vegyértékű elektronral) helyettesítése a szilícium atomhoz egy szilícium kristályban olyan lyukat hagy (olyan kötés, amelyben hiányzik egy elektron), amely viszonylag szabadon mozoghat a kristály körül.

Egyéb félvezető anyagok.

A szilíciumhoz hasonlóan az összes PV anyagot p és n típusú konfigurációkba kell állítani, hogy létrejöjjön a szükséges elektromos mező, amely jellemzi egy PV cella. De ezt az anyag tulajdonságaitól függően számos különböző módon hajtják végre. Például az amorf szilícium egyedi szerkezete szükségessé teszi a belső réteg vagy az „i réteg” kialakítását. Ez a nem átalakított amorf szilíciumréteg illeszkedik az n-típusú és a p-típusú rétegek közé, hogy kialakuljon az úgynevezett "p-i-n" kialakítás.

A polikristályos vékony fóliák, például a réz-indium-diszénid (CuInSe2) és a kadmium-tellurid (CdTe) nagy ígéretet mutatnak a PV-sejtek számára. De ezeket az anyagokat nem lehet egyszerűen adalékolni, hogy n és p rétegeket képezzenek. Ehelyett ezekből a rétegekből különböző anyagok rétegeit használják. Például egy kadmium-szulfid vagy más hasonló anyag "ablakos" rétegét használják az extra elektronok előállításához, amelyek szükségesek az n-típushoz. A CuInSe2 maga is p-típusú, míg a CdTe előnye egy p-típusú réteg, amely olyan anyagból készül, mint a cink-tellurid (ZnTe).

A gallium-arzenid (GaAs) hasonlóan módosul, általában indium-, foszfor- vagy alumíniumtartalommal, hogy számos n- és p-típusú anyagot kapjanak.