Portuguese Subtitles for PV1x_2017_3.2.1_Continuity_and_Ambipolar_Transport-video



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É difícil manter o controle de carga em uma célula solar.

Generation, recombinação e movimento espacial estão ocorrendo ao mesmo tempo. Como podemos manter o controle de todos esses processos? Bem, tudo se resume a uma equação: a equação de transporte ambipolar, que vamos discutir em detalhes neste vídeo. A equação de transporte ambipolar na verdade, a equação da continuidade para portadores de carga em semicondutores.

Positivos, bem como portadores de carga negativa transportar a corrente em um semicondutor, daí o nome de transporte ambipolar. Neste vídeo, vamos primeiro visualizar a equação de transporte ambipolar unidimensional, então vamos aplicá-la a um exemplo para melhorar a nossa compreensão e, finalmente, vamos ampliar a equação para três dimensões. Neste deslizante um elemento de volume é mostrado de um semicondutor, com lados de DX, DY, e

dz. A equação de transporte é em essência uma forma de contabilidade de portadores de carga. Em nossas vidas diárias muitos de nós estão familiarizados com a contabilidade, então vamos primeiro ver como que funciona por olhar para uma conta bancária. A própria conta bancária pode ser visto como o elemento de volume. Dinheiro entrando, como salário, e sair como despesas.

Este afluxo e outflux de dinheiro é o equivalente conta bancária do portador de carga que flui dentro e para fora do elemento de volume. Se você conseguiu ter uma boa conta bancária, você pode obter algum interesse em seu equilíbrio, em outras palavras, o dinheiro é gerado. Esta taxa de interesse pode ser comparado com a geração de um semicondutor. E, finalmente, os encargos bancários custa para usar a conta.

O fato de você ter um banco conta os custos dinheiro e isso se assemelha a recombinação em o elemento de volume. Agora vamos voltar para a equação de transporte ambipolar. Nesta palestra não vai derivar dessa equação matematicamente, mas vamos conceituar usando o elemento de volume mostrado anteriormente. A equação de transporte ambipolar é dado pela seguinte relação.

Esta equação refere-se todos os processos de transporte de carga possíveis do elemento de volume para a alteração da taxa de tempo de concentração do transportador. Carga está fluindo para dentro e para fora de este elemento de volume por deriva e difusão. Dentro deste elemento volumétrica de carga é gerada. E cobrar também é recombinação. Esta fórmula bastante complexa deriva no livro de energia solar, e para mais informações

Remeto para o capítulo 6.5 do livro. O mesmo tipo de derivação pode ser aplicado para furos, levando a mais ou menos a mesma equação, excepto que o termo deriva é agora negativo. Isto é por causa do efeito oposto do campo eléctrico tem em furos carregados positivamente, em comparação com elétrons carregados negativamente. Vamos agora olhar um exemplo.

Imagine uma placa de material do tipo n, de comprimento 'L'. Nós iluminar o material com uma iluminação uniforme, mas sombra metade. Isto resulta na geração de uma uniforme na metade do lado esquerdo do material, e nenhuma geração na metade direita. Por uma questão de simplicidade assumimos uma vida portadora infinito, o que leva a nenhuma recombinação. Claro que não é realista assumir a vida inteira para ser infinito, mas permitirá

-nos a compreender a aplicação da equação de transporte ambipolar sem se aprofundar no detalhada matemática. Para este exemplo nós também assumir que a intensidade do campo elétrico é zero. E, finalmente, nós tomamos a concentração de portadores excesso para ser igual a zero nos limites do laje, o que é muitas vezes a situação na interface entre um metal e semicondutores. Nós começamos com a parte iluminada.

Como não há campo elétrico, não recombinação, e consideramos uma situação de estado estacionário estático ou, podemos remover vários termos da equação de transporte ambipolar, reduzindo isso para o seguinte equação diferencial. Quando resolver esta equação diferencial, obtemos a seguinte equação, onde 'C_1' e 'C_2' são constantes de integração. Nós fazemos o mesmo para a parte sombreada.

Primeiro remover vários termos da equação de transporte ambipolar, em seguida, resolver o diferencial equação, que conduz à seguinte equação. Aqui C_3 'e 'C_4' são constantes de integração também. Temos agora obtido duas equações com quatro constantes desconhecidas. Para resolver isso, precisamos de quatro condições de contorno. Ele dado que a concentração de portadores em excesso é igual a zero para os bordos do material,

e, portanto, resulta em duas condições de contorno. Mas um passo importante é considerar a fronteira entre o iluminado e a parte sombreada. Neste limite a concentração de portador deve ser contínua. Isto significa que a concentração de portador excesso esquerda do limite tem de ser igual a o direito concentração transportador da fronteira. E por causa da continuidade, o derivado de espaço da concentração transportador em ambos os lados

do limite precisa ser o mesmo também. Agora temos quatro condições de contorno, e podemos resolver as duas equações. Isso é deixado como um exercício para o espectador, pause o vídeo agora para tentar resolver isso -se como vou mostrar-lhe a solução final após esta pequena pausa. Agora que temos a solução final, podemos analisá-la ainda mais, traçando-lo, resultando no gráfico seguinte.

Vemos que as bordas da concentração de portadores em excesso é, de facto zero. E na interface entre a iluminação e sombreamento, vemos que tanto o valor e inclinação da concentração de portadores são contínuas. Os picos de concentração transportadora na parte iluminada, o que é esperado uma vez que esta é a parte em carga está a ser gerado. Ela também mostra um comportamento parabólico.

Na parte sombreada, apenas a difusão está presente, resultando em um comportamento linear. Agora que nós já passamos por um exemplo em uma dimensão, podemos expandir o ambipolar equações de transporte para três dimensões. Vamos começar com a equação para elétrons. As únicas condições que estão relacionadas com as dimensões do volume de controlo estão a difusão e deriva termos, que mostram uma dependência 'x'.

Quando expandimos esses termos para três dimensões, obtemos a seguinte relação. É o produto transversal do operador Nabla e o vector de densidade de corrente 'j_n', dividida pela carga 'q'. Para furos obtém-se uma equação semelhante. A única diferença é a carga, o que resulta novamente em um sinal de menos. Agora, para resumir, temos visualizou a equação de transporte ambipolar unidimensional, aplicou-a

um exemplo de um material de tipo n, e finalmente expandida a equação para três dimensões. Com esta equação à nossa disposição, podemos resolver muitos problemas de semicondutores física, e projetar melhores células solares.



Video Description

PV1x_2017_2.5.4_Continuity_and_Ambipolar_Transport-video.mp4