Most recent comments
Liveblogg nyttårsaften 2017
Tor, 11 months, 2 weeks
Jogging og blogging
Are, 1 year, 11 months
Liveblogg nyttårsaften 2016
Are, 1 year, 11 months
Reading in dark times
Are, 2 years
Moldejazz 2016
Camilla, 2 years, 4 months
Dørskilt
Karoline, 2 years, 5 months
Halifax
Tor, 2 years, 5 months
Sony Smartwatch 3 review
Tor, 2 years, 6 months
Numerikk, takk
Tor, 2 years, 6 months
Topp tur
Camilla, 2 years, 8 months
50 book challenge
Camilla, 11 months, 2 weeks
Controls
Register

Hvordan fungerer egentlig en solcelle, del III: PN-overgangen

Da er vi kommet til del tre av denne serien om hvordan solceller egentlig fungerer. Vi husker fra første del av denne serien at solceller baserer seg på at fotoner absorberes i et materiale, og at den absorberte energien fører til at det dannes det vi kalte et elektron-hull-par. Vi husker videre at en av utfordringene i å konstruere en solcelle er å sørge for at man kan utnytte dette elektron-hull-paret til noe, før det rekombinerer. Til dette formålet kan man benytte det som kalles en pn-overgang, og det er dagens tema.

Vi husker fra forrige del av denne serien at det å tilsette atomer av et annet grunnstoff i en ellers helt ren halvleder kalles å dope halvlederen, og at det finnes to måter å dope halvledere på, avhengig av om man tilsetter et grunnstoff som har flere eller færre elektroner i ytterste skall enn halvlederen selv. Hvis man doper silisium, som har fire elektroner i ytterste skall, med et grunnstoff med fem elektroner, får man det som kalles en n-type halvleder, som har frie elektroner som kan lede strøm. Tilsetter man et grunnstoff med tre elektroner får man en p-type halvleder, som kan sies å lede positivt ladede «hull».


Til venstre en n-type halvleder, med faste positive ladninger og mobile elektroner, til høyre en p-type med faste negative ladninger og mobile hull.


Som navnet antyder er en pn-overgang en overgang mellom en p-type og en n-type halvleder. Det som skjer når man setter sammen to slike materialer er at elektroner fra n-type halvlederen vil bevege seg et stykke inn i p-type halvlederen, og motsatt, og elektroner og hull vil møtes og utligne hverandre i et område nær overgangen. Resultatet blir at vi får et område som er fritt for mobile ladninger, men der det sitter igjen faste positive ladninger på den ene siden, og faste negative ladninger på den andre siden. Vi får dermed et positivt ladet område, og et negativt ladet område.


Når man setter sammen et materiale av p-type og et materiale av n-type, vil de mobile ladningen nær overgangen utligne hverandre, og det dannes områder med faste ladninger.


Det positive og det negative området som blir dannet nær overgangen utgjør tilsammen det som kalles romladningsområdet, fordi det har ladninger som ikke kan bevege seg i rommet. Grunnen til at dette er nyttig for solceller er at hvis et foton blir absorbert, og et elektron-hull-par blir dannet i romladningsområdet, vil de faste ladningene trekke elektronet og hullet i forskjellige retninger, slik at de ikke kan møtes og rekombinere. Konsekvensen av alt dette er at når man plasserer en halvleder med en pn-overgang i sollys vil det hope seg opp med elektroner på den ene siden, og hull på den andre siden, og da begynner vi å snakke ost. Da er det nemlig bare å koble på en ledning fra den ene siden til den andre, så vil elektroner gå fra den negative siden, gjennom ledningen, og utligne hullene på den andre siden, akkurat som i et batteri.


De faste ladningene vil bidra til å skille elektron-hull-par som dannes før de rekker å rekombinere.


Neste gang: Tekniske detaljer.

-Tor Nordam
Jørgen likes this

Comments

Camilla,  25.01.11 21:19

Er det Gløshaugen-slang?
Tor,  28.01.11 08:29

Huh. Jeg trodde dette var et helt vanlig uttrykk, men hvis du aldri har hørt det før må det være mindre brukt enn jeg trodde. La oss konsultere google.

...

Sett slikt, det viser seg at et Google-søk etter "nå snakker vi ost" gir beskjedne 36 treff. Da så.

Så vidt jeg husker hørte jeg dette uttrykket første gang fra Jørgen og/eller Matteus, og av en eller annen grunn innbiller jeg meg at det kommer fra et tv-program eller noe slikt der en person har fått presentert en rekke oster i rekkefølge etter stigende kvalitet, og når personen får se en av de bedre ostene utbrytes det «Nå snakker vi ost». Om dette har sammenheng med virkeligheten aner jeg ikke, men uttrykket betyr i alle fall at nå begynner det å bli bra og/eller interessant.

Ved første øyekast ser det forøvrig ut til at de fleste av de 36 google-treffene bruker uttrykket på samme måte, så det er ikke bare noe jeg har drømt opp. Jeg vurderte muligheten for at uttrykket kunne stamme fra engelsk, men et google-søk etter "now we're talking cheese gir enda mer beskjedne 10 treff.

Matteus,  28.01.11 14:13

Søket "snakker vi ost" gir 466 resultater. Virker som om "her snakker vi ost" også er en populær variant. Vet ikke hvem som begynte med det i Skansegata, men jeg trodde også det var et vanlig uttrykk.
Tor,  28.01.11 15:25

Det er et pre-Skansegata-uttrykk, er det ikke? Jeg mener det dukket opp i riktig gamle dager, når vi gikk bachelor i fysikk.