Conținut
- Introducere
- Ce Este Un Gărgău?
- De Ce Este Important Gărgăul?
- De Ce Gărgăul de 1,5 eV Este Considerat Optim?
- Gărgăul Diferitelor Materiale
- Optimizarea Gărgăului și Aplicațiile Practice
- Concluzie
Introducere
Procesul de generare a electricității utilizând panouri solare depinde în principal de un pas crucial. Electronii trec de la banda de valență (în cadrul joncțiunii PN a panoului solar) la banda de conducție (circuitul extern, cum ar fi o baterie). Electronii care se află în banda de valență, fără energie externă, sunt denumiți astfel. Pentru a produce electricitate, acești electroni trebuie să se miște în circuitul extern, cunoscut sub numele de banda de conducție.
Electronii nu trec de la banda de valență la banda de conducție de la sine. Este necesar să fie furnizată o anumită cantitate de energie (numită gărgău) pentru a facilita această tranziție.
Ce Este Un Gărgău?
Gărgăul este un concept esențial în materialele semiconductoare, referindu-se la energia minimă necesară pentru ca electronii să sară la un nivel energetic mai mare. Acest lucru este similar cu copii care au nevoie de suficientă forță pentru a sări la următorul pătrat în jocul de țară. Dimensiunea gărgăului determină gama de lungimi de undă ale fotonilor pe care un material le poate absorbi, fiind crucială pentru generarea curentului în panourile solare prin absorbția eficientă a fotonilor din spectrul solar. Dimensiunile variate ale gărgăului permit materialelor să optimizeze absorbția fotonilor în regiunile de lumină de înaltă sau joasă energie, adaptându-se la diverse nevoi de mediu și aplicație.
Pentru conductori, nu există un gărgău între banda de conducție și banda de valență, astfel încât banda de conducție este umplută cu electroni, făcând materialul extrem de conductor. În contrast, izolațiile au un gărgău mare între banda de valență și banda de conducție, prevenind electronii din banda de valență să sară în banda de conducție, ceea ce face materialul non-conductor. Semiconductoarele au un gărgău situat între aceste două extreme, făcându-le în general non-conductoare. Totuși, atunci când se adaugă energie (prin lumină, căldură etc.), electronii din banda de valență pot trece în banda de conducție, permițând materialului să conducă electricitate.
De Ce Este Important Gărgăul?
Panourile solare funcționează prin absorbția energiei din lumina solară, ceea ce determină electronii să sară la niveluri energetice mai ridicate, creând un curent electric. Gărgăul determină ce particule de energie (fotonii) din lumina solară pot fi absorbite de celula solară. Dacă gărgăul este prea mare, mulți fotoni nu au suficientă energie pentru a face electronii să sară. Dacă gărgăul este prea mic, energia excesivă va fi irosită. Prin urmare, gărgăul corect permite panourilor solare să convertească lumina solară în electricitate mai eficient.
De Ce Este Considerat Optimum Gărgăul de 1.5 eV?
Când fotonii excită electronii aproape de gărgăul unui semiconductor, pot apărea trei situații: