French Subtitles for PV1x_2017_3.2.1_Continuity_and_Ambipolar_Transport-video



Subtitles / Closed Captions - French

Il est difficile de garder une trace de charge dans une cellule solaire.

Génération, la recombinaison et le mouvement spatial se produisent en même temps. Comment pouvons-nous garder une trace de tous ces processus? Eh bien, tout cela se résume à une équation: l'équation de transport ambipolaire, que nous discuter en détail dans cette vidéo. L'équation de transport ambipolaire en fait l'équation de continuité pour les porteurs de charge dans semi-conducteurs.

Positifs ainsi que des porteurs de charge négatifs portent le courant dans un semi-conducteur, d'où le nom de transport ambipolaire. Dans cette vidéo, nous allons d'abord visualiser l'unidimensionnelle équation de transport ambipolaire, alors nous allons l'appliquer à un exemple pour améliorer notre compréhension, et enfin nous élargirons l'équation à trois dimensions. Dans cette diapositive un élément de volume est représenté d'un semi-conducteur, avec des côtés de dx, dy, et

dz. L'équation de transport est essentiellement un moyen de comptabilité des porteurs de charge. Dans notre vie quotidienne beaucoup d'entre nous sont familiers avec la comptabilité, donc nous allons d'abord voir comment qui fonctionne en regardant un compte bancaire. Le compte bancaire lui-même peut être considérée comme l'élément de volume. L'argent qui, comme dans le salaire, et aller comme dépenses.

Cet afflux d'argent et de flux sortant est le compte bancaire équivalent du transporteur de charge s'écoulant dans et hors de l'élément de volume. Si vous avez réussi à avoir un bon compte bancaire, vous pouvez obtenir un certain intérêt sur votre solde, en d'autres termes, l'argent est généré. Ce taux d'intérêt peut être comparé à la génération dans un semi-conducteur. Et enfin, les frais bancaires coûts d'utilisation du compte.

Le fait que vous avez un coût de compte bancaire de l'argent et la recombinaison en cela ressemble l'élément de volume. Maintenant, nous allons tourner à l'équation de transport ambipolaire. Dans cette conférence, nous ne tirer cette équation mathématique, mais nous conceptualiser en utilisant l'élément de volume indiqué précédemment. L'équation de transport ambipolaire est donnée par la relation suivante.

Cette équation concerne tous les processus de transport de charges possibles dans l'élément de volume à la variation du taux temporel de la concentration de porteurs. Charge coule dans et hors de cet élément de volume par la dérive et de la diffusion. A l'intérieur de cette charge d'élément de volume est généré. Et la charge est également veuille recombiner. Cette formule assez complexe est dérivé dans le livre de l'énergie solaire, et pour plus d'informations

Je vous renvoie au chapitre 6.5 du livre. Le même calcul peut être appliqué pour les trous, ce qui conduit à plus ou moins la même équation, sauf que le terme de dérive est maintenant négative. Ceci est dû à l'effet opposé au champ électrique présente sur les trous chargés positivement, par rapport aux électrons chargés négativement. Nous allons maintenant un exemple.

Imaginer une plaque de matériau de type n de la longueur « L ». Nous éclairons le produit avec un éclairage uniforme, mais l'ombre la moitié. Il en résulte une génération uniforme dans la moitié gauche de la matière, et aucune génération dans la moitié droite. Par souci de simplicité, nous supposons une durée de vie infinie porteuse, ce qui conduit à aucune recombinaison. Bien sûr, il n'est pas réaliste de supposer la durée de vie d'être infini, mais il permettra

nous de comprendre l'application de l'équation de transport ambipolaire sans entrer en détail math. Pour cet exemple, nous supposons également que l'intensité du champ électrique est nul. Et enfin, nous prenons la concentration excessive porteuse égale à zéro aux limites du dalle, ce qui est souvent le cas à l'interface entre un métal et semi-conducteur. Nous commençons par la partie éclairée.

Comme il n'y a pas de champ électrique, aucune recombinaison, et nous considérons une situation à l'équilibre statique ou, nous pouvons supprimer plusieurs termes de l'équation de transport ambipolaire, réduisant ainsi ce qui suit équation différentielle. Lorsque nous résolvons cette équation différentielle, on obtient l'équation suivante, où « C_1 » et « C_2 » sont des constantes d'intégration. Nous faisons la même chose pour la partie ombrée.

Tout d'abord enlever plusieurs termes de l'équation de transport ambipolaire, puis résoudre le différentiel équation, ce qui conduit à l'équation suivante. Voici C_3 'et « C_4 » sont des constantes d'intégration aussi. Nous avons obtenu deux équations à quatre constantes inconnues. Pour résoudre cela, il faut quatre conditions aux limites. Il elle étant donné que la concentration en excès de porteuse est égale à zéro au niveau des bords du matériau,

et les résultats ainsi dans deux conditions aux limites. Mais une étape importante est de considérer la frontière entre l'éclairage et la partie ombragée. A cette limite la concentration porteuse doit être continu. Cela signifie que la concentration en excès de support gauche de la frontière doit être égale à la concentration des porteurs à droite de la frontière. Et en raison de la continuité, la dérivée spatiale de la concentration de porteurs des deux côtés

de la frontière doivent être les mêmes aussi bien. Maintenant, nous avons quatre conditions aux limites, et nous pouvons résoudre les deux équations. Ceci est laissé comme un exercice pour le spectateur, mettre en pause la vidéo maintenant essayer de sortir vous que je vais vous montrer la solution finale après cette courte pause. Maintenant que nous avons la solution finale, nous pouvons l'analyser plus en traçant elle, ce qui dans le graphique suivant.

On voit que sur les bords de la concentration excessive porteuse est en effet nul. Et à l'interface entre l'éclairage et l'ombrage, on voit que la valeur et pente de la concentration de porteurs sont continues. Les pics de concentration de porteurs dans la partie éclairée, qui est comme prévu depuis tel est le une partie où la charge est généré. Il montre également un comportement parabolique.

Dans la partie ombrée, seule la diffusion est présente, ce qui entraîne un comportement linéaire. Maintenant que nous avons passé par exemple dans une dimension, nous pouvons étendre la ambipolaire les équations de transport à trois dimensions. Commençons par l'équation pour les électrons. Les termes qui sont uniquement liées aux dimensions du volume de commande sont la diffusion et la dérive des termes qui montrent une dépendance à « x ».

Lorsque nous étendons ces termes à trois dimensions, on obtient la relation suivante. Il est le produit vectoriel de l'opérateur Nabla et le vecteur de densité de courant « J_n », divisé par la charge « q ». Pour les trous, on obtient une équation similaire. La seule différence est la charge, ce qui entraîne à nouveau dans un signe moins. Maintenant, pour résumer, nous avons visualisé l'équation de transport ambipolaire unidimensionnelle, appliqué à

un exemple d'un matériau de type n, et finalement étendu l'équation à trois dimensions. Avec cette équation à notre disposition, nous pouvons aborder de nombreux problèmes de la physique des semi-conducteurs, et concevoir de meilleures cellules solaires.



Video Description

PV1x_2017_2.5.4_Continuity_and_Ambipolar_Transport-video.mp4