Un drogante di tipo n, come il fosforo, migliora la conduttività elettrica di un semiconduttore rispetto a un semiconduttore non drogato introducendo un elettrone extra in un livello energetico molto vicino alla banda di conduzione in un dispositivo fotovoltaico. Questo elettrone viene poi facilmente espulso nella banda di conduzione. Questo è noto come donatore, che, in termini più semplici, è energia orbitale con carica elevata . Al contrario, l'accettore è lo stesso con carica bassa.
Il componente chiave di un dispositivo per la generazione di energia solare, in grado di trasformare rapidamente la luce solare in energia elettrica, è una cella fotovoltaica (FV). La cella solare è costituita da una giunzione pn.
I termini tipo n e tipo p si riferiscono rispettivamente alle lacune caricate positivamente prodotte dagli atomi di impurità accettori e agli elettroni caricati negativamente donati dagli atomi di impurità donatori.
Cosa sono le celle solari di tipo N?
Una giunzione pn di grandi dimensioni costituisce una cella solare. In una cella solare di tipo N, un sottile strato di silicio di tipo p drogato con boro si trova sopra uno strato di silicio di tipo n molto più grande, drogato con fosforo.
Entrambe le superfici sono dotate di contatti elettrici. Il lato P si riferisce alla parte frontale rivolta verso il sole. Un adesivo trasparente, come l'EVA , viene applicato sopra il rivestimento antiriflesso per mantenere in posizione lo strato protettivo di vetro frontale.
Perché gli N-Type sono rari?
La maggior parte delle celle solari solide oggi sul mercato sono di tipo p. Questo è dovuto ai costi di produzione più bassi del tipo p. La storia dello sviluppo delle celle solari è presumibilmente la causa di questi fattori. Tuttavia, le celle solari di tipo n possono offrire un'efficacia significativamente maggiore rispetto alle celle solari di tipo p in termini di prestazioni.
Ciò è dovuto a due fattori principali. In primo luogo, nel materiale di tipo p è presente avvelenamento da boro (trivalente). In presenza di luce e ossigeno, il boro subisce alcuni processi indesiderati che riducono l'efficacia di conversione. Questo fenomeno è noto come decadimento indotto dalla luce (LID).
Quali sono gli svantaggi delle celle solari di tipo P?
Ricordate che la luce solare provoca l'allentamento di una coppia di elettroni e lacune per comprendere il secondo inconveniente. Le lacune sono portatori minoritari in questa (area di tipo n) se questo si verifica lì.
Assorbendo uno degli elettroni liberi, che costituiscono la maggior parte dei portatori in questo sistema, una lacuna potrebbe essere colmata durante la deriva. In questo scenario, l'energia solare assorbita non farà altro che riscaldare la cella e verrà dispersa sotto forma di calore.
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Il nostro obiettivo è consentire alle lacune di entrare nella zona di svuotamento, dove il campo elettrico le trascinerà verso la sostanza di tipo p e quindi verso l'anodo. Per migliorare l'efficienza solare, le lunghezze di diffusione dei portatori minoritari devono essere il più lunghe possibile. Ora sapete cos'è il donatore.
Poiché le cellule di tipo n sono meno influenzate dalle impurità minori, la durata di diffusione dei portatori minoritari è maggiore nelle cellule di tipo n rispetto alle cellule di tipo p. Le cellule di tipo n presentano un tasso di conversione più elevato perché i loro portatori minoritari presentano una lunghezza di diffusione maggiore. Per questo motivo, l'industria di riferimento sta investendo massicciamente nella ricerca in questo settore per consentire una produzione di cellule di tipo n più economicamente sostenibile.
