സോളാർ പാനലുകൾ എങ്ങനെയാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്?

അർദ്ധചാലകങ്ങൾ സിലിക്കൺ (Si), ജെർമേനിയം (Ge), സെലിനിയം (Se) തുടങ്ങിയ മൂലകങ്ങളാകാം.കാഡ്മിയം സൾഫൈഡ് (Cds), ഗാലിയം ആർസെനൈഡ് (GaAs) തുടങ്ങിയ ഒരു സംയുക്തം കൂടിയാണിത്.ഇത് Ga, AL1~XAs പോലെയുള്ള ഒരു അലോയ് ആകാം, ഇവിടെ x എന്നത് 0 നും 1 നും ഇടയിലുള്ള ഏതെങ്കിലും സംഖ്യയാണ്. അർദ്ധചാലകങ്ങളുടെ പല വൈദ്യുത ഗുണങ്ങളും ലളിതമായ ഒരു മാതൃകയിലൂടെ വിശദീകരിക്കാം.സിലിക്കണിൻ്റെ ആറ്റോമിക നമ്പർ 14 ആണ്, അതിനാൽ ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസിന് പുറത്ത് 14 ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉണ്ട്.അവയിൽ, അകത്തെ പാളിയിലെ 10 ഇലക്ട്രോണുകൾ ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസുമായി കർശനമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു, അതേസമയം പുറം പാളിയിലെ 4 ഇലക്ട്രോണുകൾ ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിട്ടില്ല.ആവശ്യത്തിന് ഊർജ്ജം ലഭിച്ചാൽ, അത് ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസിൽ നിന്ന് വേർപെടുത്തുകയും സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകളായി മാറുകയും അതേ സമയം യഥാർത്ഥ സ്ഥാനത്ത് ഒരു ദ്വാരം ഉണ്ടാക്കുകയും ചെയ്യും.ഇലക്ട്രോണുകൾ നെഗറ്റീവ് ചാർജും ദ്വാരങ്ങൾ പോസിറ്റീവ് ചാർജുമാണ്.സിലിക്കൺ ന്യൂക്ലിയസിൻ്റെ പുറം പാളിയിലെ നാല് ഇലക്ട്രോണുകളെ വാലൻസ് ഇലക്ട്രോണുകൾ എന്നും വിളിക്കുന്നു.

സിലിക്കൺ ക്രിസ്റ്റലിൽ, ഓരോ ആറ്റത്തിനും ചുറ്റും നാല് അടുത്ത ആറ്റങ്ങളും രണ്ട് വാലൻസ് ഇലക്ട്രോണുകളും ഓരോ അടുത്തുള്ള ആറ്റവും ഉണ്ട്, ഇത് സ്ഥിരതയുള്ള 8-ആറ്റം ഷെൽ ഉണ്ടാക്കുന്നു.സിലിക്കൺ ആറ്റത്തിൽ നിന്ന് ഒരു ഇലക്ട്രോണിനെ വേർതിരിക്കുന്നതിന് 1.12eV ഊർജ്ജം ആവശ്യമാണ്, ഇതിനെ സിലിക്കൺ ബാൻഡ് വിടവ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു.വേർപെടുത്തിയ ഇലക്ട്രോണുകൾ സ്വതന്ത്ര ചാലക ഇലക്ട്രോണുകളാണ്, അവയ്ക്ക് സ്വതന്ത്രമായി സഞ്ചരിക്കാനും വൈദ്യുത പ്രക്ഷേപണം ചെയ്യാനും കഴിയും.ഒരു ഇലക്ട്രോൺ ഒരു ആറ്റത്തിൽ നിന്ന് രക്ഷപ്പെടുമ്പോൾ, അത് ഒരു ദ്വാരം എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഒരു ഒഴിവ് വിടുന്നു.തൊട്ടടുത്തുള്ള ആറ്റങ്ങളിൽ നിന്നുള്ള ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് ദ്വാരം നിറയ്ക്കാൻ കഴിയും, ഇത് ദ്വാരം ഒരു സ്ഥാനത്ത് നിന്ന് പുതിയതിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു, അങ്ങനെ ഒരു വൈദ്യുതധാര രൂപപ്പെടുന്നു.പോസിറ്റീവ് ചാർജുള്ള ദ്വാരം എതിർദിശയിലേക്ക് നീങ്ങുമ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്ന വൈദ്യുതധാരയ്ക്ക് തുല്യമാണ് ഇലക്ട്രോണുകളുടെ പ്രവാഹം വഴി ഉണ്ടാകുന്ന വൈദ്യുതധാര.