سولر

1. نیمه هادی ها
در مفاهیم اولیه ذکر گردید که مواد به سه شکل هادی, عایق و نیمه هادی میباشد و این تقسیم بندی نظر به تعداد الکترون در لایه ولانسی ان میباشد. نیمه هادی موادی میباشند که در لایه اخیر خود دارای یا لایه ولانسی خود دارای 4 الکترون ازاد میباشد. نیمه هادی ها در صفر مطلق 273 درجه سانتی گرید عایق میباشند و در حرارت اتاق 25 درجه سانتی گرید الکترون های ان ازاد میگردد و به هادی تبدیل میگردد. سلیکان, جرمانیم و کاربن از جمله نیمه هادی ها میباشند و در ساخت سل های سولر از مواد ذکر شده استفاده اعظمی انجام میدهند.
2. ساختمان اتمی سلیکان و جرمانیم
سلیکان دارای نمبر اتومی 14 میباشد. یعنی دارای 14 الکترون و 14 نیوترون میباشد. عنصر جرمانیم دراری نمبر اتومی 23 میباشد و مدار اخری انها دارای چهار الکترون میباشد.
زمانیکه چندین اتوم مواد ذکر شده کنار هم قرار بگیرند شکل کریستال میسازند و بین همدیگر الکترون مدار اخری خود را مشترک میگذارند و این رابطه را بنام رابطه اشتراکی میگویند.
3. چگونه گی ایجاد الکترون ازاد در کریستال های سلیکان و جرمانیم
انرژی های خارجی نظیر حرارت و نور می تواند باعث شکستن پیوند میشود و در نتیجه باعث ازاد شدن الکترون از قید هسته میشود. آزاد شدن الکترون از مدار باعث ایجاد جای خالی در مدار میگردد و این جای خالی بنام حفره میگردد. چون محل خالی الکترون (حفره) میتواند الکترون را جذب کند و منحیث بار مثبت در نظر گرفته میشود.
حرکت الکترون های ازاد در کریستال ها بصورت نامنظم میباشد تا زمانیکه یک عامل خارجی بالای ان عمل کند که بصورت اتفاقی الکترون ها با حفره ها یکجا میشود.
4. جریان حفره ها :
جریان دیگری نیز در کریستال وجود دارد که ناشی از حرکت حفره ها ست . وقتی در اتم حفره ای وجود دارد ،به دلیل آن حفره گرایشی به جذب الکترون دارد ،از اتم مجاور الکترونی را جذب می کند، اما جای الکترون جذب شده حفره جدید ایجاد می گردد . به این ترتیب، به نظر می رسد وقتی الکترون از چپ به راست حرکت می کند حفره از راست به چپ در حرکت است .
5.افزودن ناخالصی به کریستال نیمه هادی :
چون تعداد الکترون های آزاد وحفره دهای ایجاد شده در کریستال نیمه هادی جرمانیم یا سسیلیکان در اثر انرژی گرمایی به اندازه کافی نیست و از این نیمه هادی نمی توان برای ساختن قطعات نظیر دایود یا ترانزیستور استفاده کرد ، برای افزایش هدایت نیمه هادی به آن ناخالصی اضافه می کنند . ناخالص کردن نیمه هادی به دو شکل (با اتم پنچ ظرفیتی و اتم سه ظرفیتی )صورت می گیرد. اتم ناخالصی یک الکترون آزاد در کریستال ایجاد می شود. با تنظیم مقدار اتم ناخالصی تعداد الکترون های آزادی که از افزودن اتم ناخالصی در کریستال به وجود می آیند تعداد کمی الکترون های آزاد کریستال را کنترول می کنند. علاوه بر الکترون های آزادی که از افزودن اتم ناخالصی در کریستال به وجود می آیند تعداد کمی الکترون نیز در اثر انرژی گرمایی محیط از قید هسته آزاد می شود و جای خالی آن ها حفره ایجاد می گردد. اتم ناخالصی که به کریستال یک الکترون آزاد می دهد وخود به صورت یون مثبت در می آید (اتم اهدا کننده) نام دارد.
6.ناخالص کردن کریستال نیمه هادی با اتم پنچ ظرفیتی(نیمه هادی نوعN)
هرگاه یک عنصر پنچ ظرفیتی مانند ارسنیک (AS) یا آنتیمونی( (Sb یا فاسفورس (P) را که در لایه ظرفیت خود پنچ الکترون دارند به کریستال سیلیکان یا جرمابیم اضافه کنیم (همان گونه که در شکل نشان داده شده است ) اتم ناخالصی آنتیمونی Sbجای 8 الکترون وجود دارد . یک الکترون اتم ناخالصی به راحتی از قید هسته آزاد می گردد و به صورت الکترون آزاد در می آید . پس با افزایش هر ناخالصی یک الکترون آزاد می گردد.