ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕ ಶಕ್ತಿ ಪರಿವರ್ತಕಗಳು (ಫೋಟೋಸೆಲ್ಗಳು)
ಫೋಟೊಸೆಲ್ಗಳು ಫೋಟಾನ್ಗಳ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳಾಗಿವೆ.
ಐತಿಹಾಸಿಕವಾಗಿ, ಆಧುನಿಕ ಫೋಟೊಸೆಲ್ನ ಮೊದಲ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲಾಯಿತು ಅಲೆಕ್ಸಾಂಡರ್ ಜಿ. ಸ್ಟೋಲೆಟೊವ್ 19 ನೇ ಶತಮಾನದ ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ. ಬಾಹ್ಯ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿಣಾಮದ ತತ್ತ್ವದ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಸಾಧನವನ್ನು ಅವನು ರಚಿಸುತ್ತಾನೆ. ಮೊದಲ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಅನುಸ್ಥಾಪನೆಯು ಒಂದು ಜೋಡಿ ಸಮಾನಾಂತರ ಫ್ಲಾಟ್ ಲೋಹದ ಹಾಳೆಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿತ್ತು, ಅದರಲ್ಲಿ ಒಂದನ್ನು ಜಾಲರಿಯಿಂದ ಬೆಳಕನ್ನು ಹಾದುಹೋಗಲು ಅನುಮತಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಇನ್ನೊಂದು ಘನವಾಗಿತ್ತು.
ಶೀಟ್ಗಳಿಗೆ ಸ್ಥಿರ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದನ್ನು 0 ರಿಂದ 250 ವೋಲ್ಟ್ಗಳ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಸರಿಹೊಂದಿಸಬಹುದು. ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮೂಲದ ಧನಾತ್ಮಕ ಧ್ರುವವನ್ನು ಗ್ರಿಡ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಕ್ಕೆ ಮತ್ತು ಋಣಾತ್ಮಕ ಧ್ರುವವನ್ನು ಘನಕ್ಕೆ ಸಂಪರ್ಕಿಸಲಾಗಿದೆ. ಒಂದು ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾದ ಗ್ಯಾಲ್ವನೋಮೀಟರ್ ಅನ್ನು ಸಹ ಯೋಜನೆಯಲ್ಲಿ ಸೇರಿಸಲಾಗಿದೆ.
ಒಂದು ಘನ ಹಾಳೆಯನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಚಾಪದಿಂದ ಬೆಳಕಿನಿಂದ ಬೆಳಗಿಸಿದಾಗ, ಗ್ಯಾಲ್ವನೋಮೀಟರ್ ಸೂಜಿ ವಿಚಲಿತವಾಗಿದೆ, ಡಿಸ್ಕ್ಗಳ ನಡುವೆ ಗಾಳಿಯಿದೆ ಎಂಬ ಅಂಶದ ಹೊರತಾಗಿಯೂ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ನಲ್ಲಿ ನೇರ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ, "ಫೋಟೋಕರೆಂಟ್" ನ ಪ್ರಮಾಣವು ಅನ್ವಯಿಕ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ ತೀವ್ರತೆ ಎರಡನ್ನೂ ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಕಂಡುಕೊಂಡರು.
ಅನುಸ್ಥಾಪನೆಯನ್ನು ಸಂಕೀರ್ಣಗೊಳಿಸುವುದರಿಂದ, ಸ್ಟೊಲೆಟೊವ್ ಸಿಲಿಂಡರ್ನೊಳಗೆ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ಇರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದ ಗಾಳಿಯನ್ನು ಸ್ಥಳಾಂತರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕನ್ನು ಸ್ಫಟಿಕ ಕಿಟಕಿಯ ಮೂಲಕ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಕ್ಕೆ ನೀಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಹಾಗಾಗಿ ಅದು ತೆರೆದಿತ್ತು ಫೋಟೋ ಪರಿಣಾಮ.
ಇಂದು, ಈ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಆಧರಿಸಿ, ಇದು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕ ಪರಿವರ್ತಕಗಳು… ಅವರು ಅಂಶದ ಮೇಲ್ಮೈ ಮೇಲೆ ಬೀಳುವ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ವಿಕಿರಣಕ್ಕೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತಾರೆ ಮತ್ತು ಅದನ್ನು ಔಟ್ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತಾರೆ. ಅಂತಹ ಪರಿವರ್ತಕದ ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿದೆ ಸೌರ ಕೋಶ… ಅದೇ ತತ್ವವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತಾರೆ ಫೋಟೋಸೆನ್ಸಿಟಿವ್ ಸಂವೇದಕಗಳು.
ಒಂದು ವಿಶಿಷ್ಟ ಫೋಟೊಸೆಲ್ ಎರಡು ವಾಹಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ನಡುವೆ ಸ್ಯಾಂಡ್ವಿಚ್ ಮಾಡಲಾದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರತಿರೋಧದ ಫೋಟೊಸೆನ್ಸಿಟಿವ್ ವಸ್ತುವಿನ ಪದರವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಸೌರ ಕೋಶಗಳಿಗೆ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕ ವಸ್ತುವಾಗಿ, ಇದನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಅರೆವಾಹಕ, ಇದು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಪ್ರಕಾಶಿಸಲ್ಪಟ್ಟಾಗ, ಔಟ್ಪುಟ್ನಲ್ಲಿ 0.5 ವೋಲ್ಟ್ಗಳನ್ನು ನೀಡುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.
ಅಂತಹ ಅಂಶಗಳು ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಶಕ್ತಿಯ ದೃಷ್ಟಿಕೋನದಿಂದ ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಅವು ಫೋಟಾನ್ ಶಕ್ತಿಯ ನೇರ ಒಂದು-ಹಂತದ ವರ್ಗಾವಣೆಯನ್ನು ಅನುಮತಿಸುತ್ತವೆ - ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹದಲ್ಲಿ... ಸಾಮಾನ್ಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ, ಅಂತಹ ಅಂಶಗಳಿಗೆ 28% ದಕ್ಷತೆಯು ರೂಢಿಯಾಗಿದೆ.
ಇಲ್ಲಿ, ಕೆಲಸದ ವಸ್ತುವಿನ ಅರೆವಾಹಕ ರಚನೆಯ ಅಸಮಂಜಸತೆಯಿಂದಾಗಿ ತೀವ್ರವಾದ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿಣಾಮವು ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ.ವಿಭಿನ್ನ ಕಲ್ಮಶಗಳೊಂದಿಗೆ ಬಳಸಿದ ಅರೆವಾಹಕ ವಸ್ತುವನ್ನು ಡೋಪ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ, ಆ ಮೂಲಕ pn ಜಂಕ್ಷನ್ ಅನ್ನು ರಚಿಸುವ ಮೂಲಕ ಅಥವಾ ವಿಭಿನ್ನ ಅಂತರ ಗಾತ್ರಗಳೊಂದಿಗೆ (ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ತಮ್ಮ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಬಿಡುವ ಶಕ್ತಿಗಳು) ಅರೆವಾಹಕಗಳನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಿಸುವ ಮೂಲಕ ಈ ಅಸಮಂಜಸತೆಯನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ-ಹೀಗೆ ಒಂದು ಹೆಟೆರೊಜಂಕ್ಷನ್ ಅನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತದೆ, ಅಥವಾ ಅಂತಹ ರಾಸಾಯನಿಕವನ್ನು ಆರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಬ್ಯಾಂಡ್ಗ್ಯಾಪ್ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್-ಶ್ರೇಣೀಕೃತ-ಅಂತರ ರಚನೆ-ಒಳಗೆ ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಅರೆವಾಹಕದ ಸಂಯೋಜನೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾದ ಅಂಶದ ದಕ್ಷತೆಯು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅರೆವಾಹಕ ರಚನೆಯೊಳಗೆ ಪಡೆದ ಅಸಮಂಜಸತೆಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ದ್ಯುತಿವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ.
ಸೌರ ಕೋಶದಲ್ಲಿನ ನಷ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು, ಅವುಗಳ ತಯಾರಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ನಿಯಮಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, ಅರೆವಾಹಕಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅದರ ಬ್ಯಾಂಡ್ಗ್ಯಾಪ್ ಕೇವಲ ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮತ್ತು ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ಆರ್ಸೆನೈಡ್ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಎರಡನೆಯದಾಗಿ, ರಚನೆಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಸೂಕ್ತ ಡೋಪಿಂಗ್ನಿಂದ ಸುಧಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ಮತ್ತು ಶ್ರೇಣೀಕೃತ ರಚನೆಗಳಿಗೆ ಆದ್ಯತೆ ನೀಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪದರದ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ದಪ್ಪ, p-n- ಜಂಕ್ಷನ್ನ ಆಳ ಮತ್ತು ಸಂಪರ್ಕ ಗ್ರಿಡ್ನ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಕ್ಯಾಸ್ಕೇಡ್ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಸಹ ರಚಿಸಲಾಗಿದೆ, ಅಲ್ಲಿ ವಿವಿಧ ಆವರ್ತನ ಬ್ಯಾಂಡ್ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಹಲವಾರು ಅರೆವಾಹಕಗಳು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಒಂದು ಕ್ಯಾಸ್ಕೇಡ್ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋದ ನಂತರ, ಬೆಳಕು ಮುಂದಿನದಕ್ಕೆ ಪ್ರವೇಶಿಸುತ್ತದೆ, ಇತ್ಯಾದಿ. ಸೌರ ವರ್ಣಪಟಲವನ್ನು ಕೊಳೆಯುವ ಕಲ್ಪನೆಯು ಭರವಸೆಯಂತೆ ಕಾಣುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಅದರ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಫೋಟೊಸೆಲ್ನ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ವಿಭಾಗದಿಂದ ಪ್ರದೇಶಗಳು ರೂಪಾಂತರಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ.
ಇಂದು ಮಾರುಕಟ್ಟೆಯಲ್ಲಿ ಮೂರು ಮುಖ್ಯ ವಿಧದ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕ ಕೋಶಗಳಿವೆ: ಮೊನೊಕ್ರಿಸ್ಟಲಿನ್ ಸಿಲಿಕಾನ್, ಪಾಲಿಕ್ರಿಸ್ಟಲಿನ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮತ್ತು ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್.ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ಗಳನ್ನು ಅತ್ಯಂತ ಭರವಸೆಯೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಅವು ದಾರಿತಪ್ಪಿ ಬೆಳಕಿಗೆ ಸಹ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಬಾಗಿದ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಲ್ಲಿ ಇರಿಸಬಹುದು, ಸಿಲಿಕಾನ್ನಂತೆ ಸುಲಭವಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿಯೂ ಸಹ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗುತ್ತವೆ.
ಸಹ ನೋಡಿ: ಸೌರ ಕೋಶಗಳು ಮತ್ತು ಮಾಡ್ಯೂಲ್ಗಳ ದಕ್ಷತೆ