Quyosh energiyasidan foydalanishning energetik tizimlari va qurilmalari

3.9-rasm. Yutilish spektr (tutash egri chiziq) va foto o‘tkazuvchanlikning spektral bog‘liqligi (shtrixli egri chiziq)

1. 
   - Xususiy yutilish; 2 - fanonlar va eksitonlar qatnashgan to‘g‘ridan-to‘g‘ri bo‘lmagan o‘tishlar, 3,4 – Kirishmali yutilish; 5 – Panjarali yutilish.
   

Yuqorida 3.9 – rasmda yutilish koeffitsientining tushayotgan nurlanish to‘lqin uzunligiga bog‘liqlik grafigi, ya’ni yutilishi spektori keltirilgan. 1-soha xususiy yutilishiga to‘g‘ri keladi, 1-sohada yutilgan energiya valent zonasidagi elektron o‘tkazuvchanlik zonasiga o‘tadi. O‘tkazuvchanlik zonasiga elektronni ko‘chirish uchun yutilgan teng fatonning energiyasi ta’qiqlangan zona kengligiga yoki ortiq bo‘lishi kerak:
(3.7)
bu erda - tushayotgan fotonning energiyasi; – ta’qiqlangan zona kengligi; – Plank doimiysi; – nurlanishni elektromagnit tebranish chastotasi.
holatida hosil bo‘lgan elektronlar, ya’ni zaryad tashuvchilar fononlar bilan elastik bo‘lmagan to‘qnashish vaqtida “termalizatsiya” (10^-12sek.) ro‘y beradi, elektronlar o‘tkazuvchanlik zonasining tubiga yoki valent zonasining yuqori qismiga ko‘tariladi. Bunda ortiqcha energiya kristal panjaraga issiqlik energiyasi ko‘rinishida beriladi. Foydali energiya sifatida ga teng bo‘lgan energiya qoladi. Bu yuqotishlarni oldini olish uchun yarimo‘tkazgich materialning ta’qiqlangan zona kengligini oshirish kerak.
Xususiyat yutilish spektri fotoeffektning qizil chegarasi deb nomlangan aniq ifodalangan chegaraga ega;


(3.8)
- sohasida fononlar va eksitonlar (3.9-rasm, 2-soha) qatnashadigan yutilishda to‘g‘ridan-to‘g‘ri bo‘lmagan o‘tishlar kuzatilishi mumkin. kattaligiga yarimo‘tkazgichlarga kirishma chegirlash darajasi tashqi maydon, harorat ta’sir etishi mumkin. Kirishmalar konsentratsiyasining oshishi bilan kamayadi, bu esa valent zona yuqori qismi yoki o‘tkazuvchanlikning zonasining tubida energetik sathlarning to‘ldirilishi bilan asoslangan. Harorat ortishi bilan ortadi, bu esa ko‘pchilik yarimo‘tkazgichlar uchun muhim bo‘lgan ta’qiqlangan zona kengligining kamayishi bilan tushuntiriladi. elektrik maydonda uzun to‘lqinli sohaga siljiydi (Keldish-Frans effekti), magnit maydonda esa qisqa to‘lqinli sohaga (Landau parchalanish) sijiydi. 3.9-rasmda 3 va 4 sohalar keladi (Foton energiyasi kirishma atomlarining ionlanishiga sarf bo‘ladi). SHunday kirishma atomlarining ionlanish energiyasi , ya’ni kirishmali yutilish spektori IQ – sohaga siljiydi. Kirishma atomlarining elektronlari asosan uyg‘otilgan holatlarda bo‘ladi, shuning uchun yutilish spektrida kirishmali yutilishning bir qancha sohalari bo‘lishi mumkin (masalan, 3 va 4).
Eksiton yutilish foton energiyasining shunday yutilishiga mos keladiki, bunda elektron valent zonada atomdan uzilib chiqmaydi, balki uyg‘otilgan holatga o‘tadi va kovaklar bilan elektrik dipol – eksitonni hosil qiladi. Eksiton yutilishining spektra sohasida (3.9-rasmda ko‘rsatilmagan) tor chiziqlardan tashkil topgan. 3.9-rasmda 5-soha panjarali yutilishga mos keladi, bunda yorug‘lik nurlanishi kvantlari yarimo‘tkazgichda issiqlik energiyasini ortishiga va fononlar generatsiyasiga olib keladi. Shuningdek ichkarida ruxsat etilgan zonada erkin zaryad tashuvchilarning boshqa energetik sathlarga o‘tish bilan bog‘liq nurlanish yutilishlari ham bo‘lishi mumkin. Bunda yutilish spektori amaliy jihatdan sathlar o‘rtasida kichik oraliq tufayli uzluksizdir.
Yarimo‘tkazgich yoritilganda zaryad tashuvchilar generatsiyasi ularning elektr o‘tkazuvchanligining o‘zgarishiga – fotorezistorli effektga olib keladi. Bu holatda umumiy o‘tkazuvchanlik
(3.9)
bu erda – xususiy qorong‘ulik o‘tkazuvchanlik; - fotoo‘tkazuvchanlik; – kovaklar va elektronlar qo‘zg‘aluvchiligi; – erking elektronlar va kovaklar muvozanat konsentratsiyasi – elementar elektr zaryadi.
Yorug‘likning yutilish samaradorligi yarimo‘tkazgichlarda kvant chiqishi bilan baholanadi
(3.10)
bu erda – yorug‘lik yutilganda yuzaga keluvchi ortiqcha zaryad tashuvchilar miqdori; - yutilgan fotonlar soni; ideal holatda , ya’ni yutilgan bitta foton bitta elektron – kovak juftligin generatsiyalaydi.