CHƯƠNG 6 CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
d. Hiệu ứng quang điện Pin mặt trời
Pin mặt trời (PMT) là là một “máy” biến đổi quang năng thành điện năng không qua các khâu trung gian nên không bị tổn hao, không bị hao mịn, khơng gây ơ nhiễm môi trường, rất thuận tiện cho các vùng xa xôi hẻo lánh. *Cấu tạo PMT
PMT gồm hai tấm bán dẫn loại p và loại n được ghép tiếp xúc với nhau.
Mặt tiếp xúc giữa chúng hình thành lớp chuyển tiếp p-n. Vì mật độ electron trong miền có tính dẫn n lớn hơn mật độ electron trong miền có tính dẫn p nên electron từ miền n khuếch tán sáng miền p. Ngược lại, mật độ lỗ trống, tương đương với điện tích dương trong miền p lớn hơn trong miền n nên các lỗ trống trong miền p khuếch tán sang miền n. Kết quả là miền n thiếu electron thừa lỗ trống nên mang điện tích dương (+), miền p nhận electron và mất lỗ trống nên mang điện tích âm (-).
Như vậy, tại vùng biên giới giữa hai loại bán dẫn hình thành một hiệu điện thế, gọi là hiệu điện thế tiếp xúc. Tức là tại lớp chuyển tiếp này hình thành một điện trường tiếp xúc Etx. Điện trường này cản trở sự khuếch tán của electron và lỗ trống, và dần dần đạt đến giá trị cân bằng. Một phiến silic đã pha tạp thành loại p và n rồi ghép tiếp xúc như trên được gọi là tế bào quang điện bán dẫn hay còn gọi là pin quang điện hay pin mặt trời.
Khi chiếu một chùm tia sáng hoặc phơtơn lên một PMT thì hai loại bán dẫn n và p hấp thụ phôtôn và tạo ra các cặp electron và lỗ trống. Dưới tác dụng của điện trường tiếp xúc, các electron và lỗ trống bị tách khỏi nhau và hình thành ở miền p một điện tích dương (+) và ở miền n một điện tích âm (-). Nếu
137
nối hai miền p và n bằng một dây dẫn thì các điện tích trái dấu này chuyển dịch ở mạch ngồi và tái hợp khi chúng về phía bán dẫn điốt đối cực. Nếu tiếp tục chiếu sáng cho PMT thì quá trình sinh hạt cơ bản và tái hợp xảy ra liên tục, và kết quả ở mạch ngoài sẽ nhận được một dịng điện một chiều có cường độ tỉ lệ với chường độ chiếu sáng.
6.2.2. Thủy điện