Spanish Subtitles for PV1x_2017_3.2.1_Continuity_and_Ambipolar_Transport-video



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Es difícil hacer un seguimiento de carga en una célula solar.

Generación, la recombinación y movimiento espacial se están produciendo, todo al mismo tiempo. ¿Cómo podemos mantener un registro de todos estos procesos? Bueno, todo se reduce a una ecuación: la ecuación de transporte ambipolar, que lo haremos discutir en detalle en este video. La ecuación de transporte ambipolar de hecho, la ecuación de continuidad para los portadores de carga en semiconductores.

así como portadores de carga negativos positivos llevan la corriente en un semiconductor, por lo tanto el nombre del transporte ambipolar. En este video vamos a visualizar primero la ecuación de transporte ambipolar unidimensional, a continuación, vamos a aplicarlo a un ejemplo para mejorar nuestra comprensión, y, finalmente, vamos a ampliar la ecuación a tres dimensiones. En esta diapositiva un elemento de volumen se muestra de un semiconductor, con lados de dx, dy, y

dz. La ecuación de transporte es en esencia una forma de contabilidad de portadores de carga. En nuestra vida cotidiana muchos de nosotros estamos familiarizados con la contabilidad, por lo que primero vamos a ver cómo que funciona por mirar una cuenta bancaria. La propia cuenta bancaria puede ser visto como el elemento de volumen. Dinero que entra como el salario, y salir como gastos.

Este influjo y flujo hacia afuera de dinero es el equivalente a la cuenta bancaria de los portadores de carga que fluye dentro y fuera del elemento de volumen. Si ha logrado tener una buena cuenta bancaria, es posible conseguir un poco de interés en su equilibrio, en otras palabras, se genera dinero. Este tipo de interés se puede comparar con la generación en un semiconductor. Y, por último, los gastos bancarios costos para el uso de la cuenta.

El hecho de que usted tiene un banco cuenta los costos de dinero y esto se asemeja a la recombinación in el elemento de volumen. Ahora vamos a pasar a la ecuación de transporte ambipolar. En esta conferencia no vamos a derivar esta ecuación matemáticamente, pero vamos a conceptualizar usando el elemento de volumen se muestra anteriormente. La ecuación de transporte ambipolar está dada por la siguiente relación.

Esta ecuación relaciona todos los posibles procesos de transporte de carga en el elemento de volumen para el cambio de tasa de tiempo de la concentración de portadores. Carga está fluyendo dentro y fuera de este elemento de volumen por la deriva y difusión. Dentro de este elemento de volumen de carga que se genera. Y la carga también se recombina. Esta fórmula más bien complejo se deriva en el libro de energía solar, y para más información

Los remito al capítulo 6.5 del libro. La misma derivación se puede aplicar para los agujeros, dando lugar a más o menos la misma ecuación, excepto que el término deriva es ahora negativo. Esto es debido al efecto opuesto al campo eléctrico tiene sobre los agujeros cargados positivamente, en comparación con los electrones cargados negativamente. Ahora vamos a ver un ejemplo.

Imagínese una losa de material de tipo n de la longitud 'L'. Iluminamos el material con una iluminación uniforme, pero la mitad de la cortina de la misma. Esto resulta en una generación uniforme en la mitad izquierda del material, y no generación en la mitad derecha. En aras de la simplicidad asumimos una vida de los portadores infinito, lo que conduce a ninguna recombinación. Por supuesto que no es realista asumir la vida para ser infinita, pero permitirá

a entender la aplicación de la ecuación de transporte ambipolar sin ahondar en detalle mates. Para este ejemplo también asumimos que la intensidad de campo eléctrico es cero. Y, por último, tomamos la concentración de portadores en exceso a ser igual a cero en los límites de la losa, que a menudo es la situación en la interfaz entre un metal y semiconductores. Comenzamos con la parte iluminada.

Puesto que no hay campo eléctrico, sin recombinación, y consideramos una situación de estado estable o estática, podemos eliminar varios términos de la ecuación de transporte ambipolar, la reducción de este a la siguiente ecuación diferencial. Cuando se resuelve esta ecuación diferencial, se obtiene la siguiente ecuación, donde 'C_1' y 'C_2' son constantes de integración. Hacemos lo mismo para la parte sombreada.

En primer lugar la eliminación de varios términos de la ecuación de transporte ambipolar, a continuación, la solución del diferencial ecuación, que conduce a la siguiente ecuación. Aquí 'C_3' y 'C_4' son constantes de integración también. Ahora hemos obtenido dos ecuaciones con cuatro constantes desconocidas. Para solucionar esto, necesitamos cuatro condiciones de contorno. IT IT dado que el exceso de concentración de portadores es igual a cero en los bordes del material,

y por lo tanto resulta en dos condiciones de contorno. Sin embargo, un paso importante es tener en cuenta el límite entre la parte iluminada y la sombra. En este límite la concentración de portadores debe ser continua. Esto significa que el exceso de concentración de portadores izquierda del límite tiene que ser igual a el derecho concentración de portadores de la frontera. Y debido a la continuidad, la derivada espacial de la concentración de portadores en ambos lados

de la frontera tiene que ser la misma también. Ahora tenemos cuatro condiciones de contorno, y podemos resolver las dos ecuaciones. Esto se deja como ejercicio para el espectador, una pausa en el vídeo ahora a tratar de trabajar hacia fuera a sí mismo como yo le mostrará la solución final después de esta breve pausa. Ahora que tenemos la solución final, podemos analizar más a fondo por el trazado, lo que resulta en el siguiente gráfico.

Vemos que en los bordes del exceso de concentración de portadores es de hecho cero. Y en la interfaz entre la iluminación y el sombreado, vemos que tanto el valor como pendiente de la concentración de portadores son continuas. Los picos de concentración de portadores en la parte iluminada, que es como se esperaba ya que esta es la parte donde se genera carga. También muestra un comportamiento parabólico.

En la parte sombreada, solamente la difusión está presente, lo que resulta en un comportamiento lineal. Ahora que hemos pasado por ejemplo en una dimensión, podemos ampliar la ambipolar ecuaciones de transporte a tres dimensiones. Vamos a empezar con la ecuación de electrones. Los únicos términos que están relacionados con las dimensiones del volumen de control son la difusión y la deriva términos, que muestran una dependencia de 'x'.

Cuando ampliamos estos términos a tres dimensiones, se obtiene la siguiente relación. Es el producto transversal del operador Nabla y el vector densidad de corriente 'j_n', dividida por la carga 'q'. Para agujeros se obtiene una ecuación similar. La única diferencia es la carga, lo que resulta de nuevo en un signo menos. Ahora, para resumir, hemos visualizado la ecuación de transporte ambipolar unidimensional, que se aplica a

un ejemplo de un material de tipo n, y, finalmente, se expandió la ecuación a tres dimensiones. Con esta ecuación a nuestra disposición, podemos hacer frente a muchos problemas de física de semiconductores, y diseñar mejores células solares.



Video Description

PV1x_2017_2.5.4_Continuity_and_Ambipolar_Transport-video.mp4