Fosforo, boro ir kitų puslaidininkių medžiagų supratimas

Pristatome fosforą

„Dopingo“ procesas įveda į silicio kristalą kito elemento atomą, kad pakeistų jo elektrines savybes. Priemonė turi tris arba penkis valentinius elektronus, o ne keturis silicio. Fosforo atomai, turintys penkis valentinius elektronus, naudojami n-tipo silicio dopingui (fosforas suteikia penktąjį, laisvąjį, elektroną).

Afosforoatomas užima tą pačią vietą kristalinėje gardelėje, kurią anksčiau užėmė silicio atomas, kurį jis pakeitė. Keturi jo valentiniai elektronai perima keturių silicio valentinių elektronų, kuriuos jie pakeitė, surišimo pareigas. Tačiau penktasis valentinis elektronas lieka laisvas, be įsipareigojimų. Kai kristale silicis pakeičiamas daugybe fosforo atomų, atsiranda daug laisvųjų elektronų. Silicio kristale silicio atomą pakeitus fosforo atomu (su penkiais valentiniais elektronais), lieka papildomas nesusietas elektronas, kuris gana laisvai juda aplink kristalą.

Labiausiai paplitęs dopingo būdas yra silicio sluoksnio viršus padengti fosforu ir tada šildyti paviršių. Tai leidžia fosforo atomams difunduoti į silicį. Tada temperatūra sumažinama taip, kad difuzijos greitis nukristų iki nulio. Kiti fosforo įvedimo į silicį metodai apima dujų difuziją, skysto priedo purškimo procesą ir metodą, kai fosforo jonai tiksliai nukreipiami į silicio paviršių.

Pristatome Borą

Žinoma, n tipo silicis negali sudaryti elektrinis laukas savaime; taip pat būtina šiek tiek pakeisti silicį, kad jis turėtų priešingas elektrines savybes. Taigi p tipo siliciui dengti naudojamas boras, turintis tris valentinius elektronus. Boras įvedamas silicio apdirbimo metu, kai silicis išvalomas, kad būtų galima naudoti PV įrenginiuose. Kai boro atomas kristalinėje gardelėje užima vietą, kurią anksčiau užėmė silicio atomas, atsiranda jungtis, kurioje trūksta elektrono (kitaip tariant, papildomos skylės). Silicio kristale silicio atomą pakeitus boro atomu (su trimis valentiniais elektronais), lieka skylė (ryšyje, kuriame nėra elektrono), kuri gana laisvai gali judėti aplink kristalą.

Kita puslaidininkinės medžiagos .

Kaip ir silicis, visos fotovoltinės medžiagos turi būti pagamintos į p tipo ir n tipo konfigūracijas, kad būtų sukurtas būtinas elektrinis laukas, apibūdinantis PV elementas . Tačiau tai daroma įvairiais būdais, priklausomai nuo medžiagos savybių. Pavyzdžiui, dėl unikalios amorfinio silicio struktūros būtinas vidinis sluoksnis arba i sluoksnis. Šis be legiruoto amorfinio silicio sluoksnis telpa tarp n tipo ir p tipo sluoksnių ir sudaro vadinamąjį „p-i-n“ dizainą.

Polikristalinės plonos plėvelės, tokios kaip vario indžio diselenidas (CuInSe2) ir kadmio teluridas (CdTe), yra daug žadančios PV ląstelėms. Tačiau šių medžiagų negalima paprasčiausiai legiruoti, kad susidarytų n ir p sluoksniai. Vietoj to, šiems sluoksniams formuoti naudojami skirtingų medžiagų sluoksniai. Pavyzdžiui, kadmio sulfido arba kitos panašios medžiagos „lango“ sluoksnis naudojamas papildomiems elektronams, būtiniems, kad jis taptų n tipo. Pats CuInSe2 gali būti pagamintas p tipo, o CdTe naudingas p tipo sluoksnis, pagamintas iš tokios medžiagos kaip cinko teluridas (ZnTe).

Galio arsenidas (GaAs) yra panašiai modifikuotas, dažniausiai su indžiu, fosforu arba aliuminiu, kad būtų galima gaminti įvairias n ir p tipo medžiagas.