Определение электродвижущей силы фотоэлемента с запирающим слоем

Санкт-Петербуржский Государственный Университет Путей Сообщения.

Кафедра физики. Лаборатория оптики и физики атома.

Лабораторная работа №312

Определение электродвижущей силы фотоэлемента с запирающим слоем.

Выполнил студент Микишенко Е.А.

группы АТ-001 электротехнического

факультета.

Проверил:

Санкт-Петербург

2001г

Цель работы - измерение фото-э.д.с. и фототока, возникающих  в селеновом фотоэлементе под действием света. Изменяя освещён-ность Е поверхности  фотоэлемента, т.е.  мощность светового  по-

тока  на единиц у площади  поверхности, исследуют  зависимость Еф

и Iф от освещённости  Е  и строят графики этих зависимостей. При

относительно небольших освещённостях фото-э.д.с. и фототок пропорциональны Е.

     В  нашей  лаборатории исследуется селеновый вентильный фото-

элемент. Устройство,  принцип действия  и  схема включения фото-

элемента поясняются на рис.1.

    Электродами фотоэлемента служат желез о и золото. Железный

электрод А изготовляется в виде подложки толщиной около 1мм. Золото напыляется на селен в виде тонкого полупрозрачного слоя К, пропускающего  свет  и  обеспечивающего удовлетворительную элек-

тропроводность. Слой селена подвергается сложной термической обработке с целью создания в его толще р-п перехода. Внутри селена

образуется запирающий слой, обладающий способностью пропускать

электроны  только в одном направлении, а  именно, указанном на чер-

теже стрелкой.

    При освещении золотой плёнки свет проходит через этот полупро-

зрачный электрод  и попадает на селен. Если энергия фотона  доста-

точна для образования в полупроводнике пары электрон-дырка, то при поглощении потока фотонов в районе р-п перехода будет  наблю-

даться рождение достаточно большого числа пар электрон-дырка. Вследствие вентильной проводимости р –п перехода электроны пере-

ходят в п-полупроводник, заряжая его отрицательно, дырки – в полу-

проводник, заряжая  его положительно. В результате между  элект-

родами А и К возникает разность потенциалов, которую называют фото-э.д.с. Направленная диффузия неосновных носителей тока пре-

кратится, когда фото-э.д.с. сконпенсирует контактную разность потенциалов Yk.

    Если цепь замкнута, то фото-э.д.с. вызовет ток, регистрируемый

гальванометром. Фототок будет продолжаться до тех пор, пока ос-

вещается  фотоэлемент. Таким образом, в вентильном  фотоэлемен-

те световая энергия преобразуется в электрическую.

   К.п.д. селенового элемента не велик (2-3%). Значительно больший к.п.д. имеют кремнивые и германиевые фотоэлементы. Это  позволя-

ет изготовлять солнечные батареи.

Описание установки и порядок

Выполнения работы.

Задачей настоящей работы является измерение фото-эдс и фот-отока, возникающих  в селеновом фотоэлементе под действием све-та. Изменяя освещённость Е поверхности фотоэлемента, т.е. мощ-ность светового потока  на единицу площади поверхности, исследу-ют зависимость фото-эдс и фототока от освещённости Е и стро-ят графики этих зависимостей. При относительно небольших осве-щённостях фото-эдс и фототок пропорциональны Е.