Warum fließt eigentlich in einer Diode im Dunkeln ohne angelegte Spannung kein Strom?
Dagegen in einer Solarzelle unter Beleuchtung?
Diode: Im Dunkeln gibt es keine extern angelegte Energiequelle (wie Licht oder Spannung bzw. wenn die Temp. identisch ist), die Elektronen im Halbleitermaterial erzeugen könnte.
SZ: Die erzeugte elektrische Energie und kann auch bei fehlender angelegter Spannung fließen, da die Lichtenergie die erforderliche Energiequelle ist.
Was ist die Quelle für den Sperrsättigungsstrom einer Diode „im Dunkeln“ in Rückwärtsrichtung? Warum läuft die Diode denn nicht an Ladungsträgern einfach aus? Denn nach Gleichung 3 hängt ja der Sperrsättigungstrom von der Konzentration von Minoritäten ab?
Der Sperrsättigungsstrom einer Diode im Dunkeln in Rückwärtsrichtung hat seine Ursache in den thermisch erzeugten Ladungsträgern im Halbleitermaterial. Dieser Strom wird als Leckstrom bezeichnet, da er trotz der umgekehrten Spannung über die Diode fließt und nicht durch äußere Anwendung einer Spannung erzeugt wird.
Und warum fließt eigentlich Strom in einer Solarzelle, auch wenn keine Spannung angelegt ist?
Was ist denn bei einer Solarzelle anders als bei einer Diode im Dunklen
Angenommen, wir hielten eine Solarzelle bei 25 C und steckten sie in eine dunkle Kühltruhe von -20 Grad, würde die Solarzelle dann „Strom liefern“, wenn wir die Temperaturdifferenz konstant hielten? Wenn ja, warum nicht? Und wenn wir keine Solarzelle hätten, sondern einfach eine Diode? Was unterscheidet eine Solarzelle von einer Diode
Eine Temperaturdifferenz ist auch eine Energiedifferenz. In diesem Fall besitzt die SZ mehr Energie und Rekombiniert Elektronen-/Lochpaare um die Überschüssige Energie auszugleichen, weshalb die SZ abstrahlt.
Warum sättigt der Strom einer Solarzelle in Rückwärtsrichtung?
Die durch die Photonen erzeugten Elektronen-/Lochpaare können nur begrenzt schnell fließen. Die Ladungsträger müssen zuerst diffundieren. Begrenzte Anzahl an Photonen und nicht alle Photonen besitzen die Energie von der Bandlücke.
Welche sind besonders geeignet für die Photovoltaik? Ist dieses Material dann ein direkter oder indirekter Halbleiter?
GaAs - Galliumarsenid
Direkter
Si ist ein indirekter - langsame Absorptionssteigung
Warum strahlen Leuchtdioden oder Solarzellen aus Silizium weniger gut als solche aus GaAs?
Dabei geht es um die Externe Quantenausbeute - diese ist bei GaAs deutlich höher als bei Si. Beinhaltet die Absorption - direkte Halbleiter automatisch besser.Absoprtionskurve bei GaAs deutlich steiler als bei Si.
Die Leerlaufspannung einer Solarzelle ist besonders gut, wenn J0 klein ist, also bei besonders kleiner EQE. Warum ist die Solarzelle dann trotzdem schlecht?
Kleines EQE sorgt für eine kleine Jsc (Kurzschlussstrom)
Ausgleich wäre Schitdicke erhöhen die aber wieder dafür sorgt, dass der Voc wieder sinkt. Diffusionslänge hängt auch davon ab und sinkt.
Schottky/Mott Modell
Warum kommt der Fluss von Elektronen vom Halbleiter ins Metall zum stoppen?
In welche Richtung zeigt das elektrische Feld (so lange die beiden Materialien noch getrennt sind) in der Vakuum-Schicht zwischen den Materialien?
Was kann man über das elektrische Feld an der Oberfläche des Halbleiters sagen? In welcher Beziehung steht es zum elektrischen Feld in der Zwischenschicht?
Irgendwann tritt die thermalisierung ein und alle Elektronen sind gleich schnell. Fluss wird unterbrochen.
Graphisch. Die Ableitung die das ekletrische Feld beschreibt ist Minus konst. - das elektrische Feld zeigt nach links.
Es geht hier um Dielektrische Verschiebung
Wenn die n-Dotierung im Si abnimmt, was nimmt dann linear ebenfalls ab?
Die Beweglichkeit der Elektronen - zunehmende Streuung an geladenen Störstellen.
Warum befindet sich bei Standard Solarzellen der Emitter auf
der Vorderseite?
Absorption von Licht im n-Typ Bereich
Minimierung von Reflexionen
Schutz der Rückseite
Vereinfachte Herstellung
Warum sind Silizium Wafer für Solarzellen fast nie unter N D/A
= 1,00 × 10^15 cm^-3 dotiert?
Bei niedrigeren Dotierungskonzentrationen steigt der spezifische Widerstand des Siliziums, was die elektrische Leitfähigkeit des Materials beeinträchtigt. Dies kann dazu führen, dass die Solarzelle ineffizient wird, da der Ladungstransport innerhalb der Zelle behindert wird.
Die Ladungsträgermobilität steigt kaum unterhalb ND/A = 1×1015 cm-3, so
dass die Leitfähigkeit annähernd linear mit der Dotierung sinkt.
Warum sind Silizium Wafer für Solarzellen fast nie über N D/A =
5,00 × 10 16 cm 3 dotiert?
Bei höheren Dotierungskonzentrationen steigt die Wahrscheinlichkeit von Rekombinationsereignissen.
Verlust von Lichtabsorption
Mögliche Instalbilität des Si bei zu hoher Dotierung.
erhöhte Kurschlussströme.
Die Dotierung ND/A geht quadratisch in die Auger-Lebensdauer ein,
welche die Gesamtlebensdauer und damit die Diffusionslänge zu stark
verkürzt.
Wäre es unter den gegebenen Annahmen sinnvoll einen p
Typ Wafer mit gleichen Dotierungen zu verwenden?
Ja. In p-Typ Silizium sind Elektronen die Minoritäten und diese haben
nach Bild 2 eine höhere Beweglichkeit. Bei gleicher Dotierung steigt die Diffusionskonstante und damit die Diffusionslänge
Was besagt das Reziprozitätstheorem?
Eine Leuchtdiode emittiert pro Elektron genau gleich viele Photonen bei einer Energie E wie im Solarzellenbetrieb bei der gleichen Energie pro Photon eingesammelt in Form von Elektronen werden würden.
IQE und EQE sind für LED und SZ jeweils gleich.
Was ist die Relaxationszeit und die Minoritätsträgerlebensdauer?
Was sind die drei Hauptmerkmale für Verluste in einer Solazelle?
Welche Bedingungen gelten für „Niederinjektion“ im n-Typ Silizium?
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