1. Quyosh nurining intensivligi p-n o‘tishning fotoelektrik xossalari

6. Quyosh elеmеntlari konstruksiyalari. 
Keng tarkalgan kremniy asosidagi QE lari konstruksiyasi qarama-qarshi tipdagi r- va p-
materialning bir-biriga yaqin tutashtirishdan hosil qilinadi. YAO‘ material ichidagi r- va p-tip
materiallar orasidagi o‘tish sohasi (chegara xududi) elektron-teshik yoki n-p o‘tish deyiladi. 
Termodinamik muvozanat holida elektron va teshiklar muvozanat holatini belgilovchi Fermi 
sathi materialda bir xil holda bo‘lishi kerak. Bu shart n-p o‘tish hududida ikkilangan zaryadli 
qatlam hosil qiladi va uni hajmiy zaryad qatlami deyilib, unga taaluqli elektrostatik potensial 
paydo bo‘ladi.
n-p tizilma sirtiga tushgan optik nurlanish sirtdan material ichiga qarab n-p o‘tish 
yo‘nalishiga perpendikulyar ravishda konsentratsiyasi kamayib boruvchi elektron-teshik 
juftliklar hosil qiladi. Agar sirt yuzasidan n-p o‘tishgacha bo‘lgan masofa nurning kirish 
chuqurligidan (1/ά dan) kichik bo‘lsa, elektron-teshik juftliklar n-p o‘tishdan ichkarida ham 
hosil bo‘ladi. Agar n-p o‘tish juftlik hosil bo‘lgan joydan diffuzion uzunlikchalik masofa yoki 
undan kamroq masofada bo‘lsa, zaryadlar diffuziya jarayoni natijasida n-p o‘tishga yetib 
kelib, elektr maydoni ta’sirida ajratilishi mumkin. Elektronlar n-p o‘tishning elektron bor 
bo‘lgan qismiga (p-qismiga), teshiklar r-qismiga o‘tadi. Tashqi n- va p-sohalarni 
birlashtiruvchi elektrodlarda (kontaktlarda) potensiallar ayirmasi hosil bo‘lib, natijada ulangan 
yuklanma qarshiligi orqali elektr toki oqa boshlaydi. 
n-p o‘tishga diffuziyalangan asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilar, potensial to‘siq 
bo‘lganligi sababli, ikkiga ajratiladi. Ortiqcha hosil bo‘lgan (to‘siq yordamida ajratilgan) va 
to‘plangan, p-sohadagi elektronlar va r-sohadagi teshiklar n-p o‘tishdagi mavjud hajmiy 
zaryadni kompensatsiya qiladi, ya’ni mavjud bo‘lgan elektr maydoniga qarama-qarshi elektr 
maydonini hosil qiladi. Yoritilish tufayli tashqi elektrodlarda potensiallar ayirmasi hosil 
bo‘lishi bilan birga yoritilmagan n-p o‘tishdagi mavjud potensial to‘siqning o‘zgarishi ro‘y 
beradi. Hosil bo‘lgan foto-EYUK bor bo‘lgan potensial to‘siq qiymatini kamaytiradi. Bu esa 

---

o‘z navbatida qarama-qarshi oqimlarning paydo bo‘lishini ta’minlaydi, ya’ni elektron 
qismdan elektronlar oqimini, r-qismdan teshiklar oqimini hosil qiladi. Bu oqimlar
3-rasm. Yoritilmagan n-p o‘tishli yarim o‘tkazgichda energetik zonalar strukturasi (a), 
elektrostatik potensial taqsimoti (b). 2l – fazoviy zaryad sohasining kenglini, UE – r- va p- 
sohalar chegarasidagi muvozanat xol uchun elektrostatik potensial, Eg – man qilingan soha 
kengligi, shtrixlangan chiziq – muvozanat holi uchun Fermi sathi. n-p o‘tishga qo‘yilgan 
elektr kuchlanishi ta’siri natijasida to‘g‘ri yunalishdagi tok bilan deyarli teng bo‘ladi. 
Yoritilish jarayoni boshlangan vaqtdan boshlab ortiqcha (muvozanatdagiga nisbatan) 
zaryadlarning to‘planishi (elektronlarning p-sohada va teshiklarning r-sohada) potensial to‘siq 
balandligini kamaytiradi, yoki boshqacha qilib aytganda elektrostatik potensialni pasaytiradi 
(3-Rasmga qarang). Bu esa o‘z navbatida tashqi yuklanmadan oqayotgan tok kuchini oshiradi 
va qarama-qarshi oqimlar hosil qiluvchi elektronlar va teshiklar oqimini n-p o‘tishdan 
o‘tishini ta’minlaydi. Yorug‘lik tufayli hosil bo‘lgan ortiqcha juftliklar soni n-p o‘tish yoki 
tashqi yuklanma orqali ketayotgan juftliklar soniga teng bo‘lganda statsionar muvozanat hosil 
bo‘ladi. Odatda bu hol yoritilish jarayonining mingdan bir soniyasi davomida ro‘y beradi. 
QE qisqa tutashuv toki Ikz ni, tushayotgan optik nurlanish zichligi va spektral tarkibidan 
o‘rganish element tuzilmasi ichida bo‘layotgan alohida har bir nurlanish kvantining elektr 
energiyasiga aylanish jarayoni samaradorligi haqida tasavvur hosil imkoniyatini beradi. QE 
uchun ma’lum yorug‘lik oqimi zichligi tushayotgan hol uchun quyidagi tenglamani keltirish 
mumkin. 
Ikzyu(λ) = Ikzt(λ)/[1-r(λ)] (3) 
bu yerda Ikzt(λ) va Ikzyu(λ) – QE qisqa tutashuv tokining qiymati, berilgan intensivlikdagi 
tushayotgan va yutilgan nurlanish uchun, r(λ)- birlamchi qaytish koeffitsiyenti. Keltirilgan 
uchchala kattaliklar xam bir xil to‘lqin uzunligi bo‘lgan hol uchun to‘g‘ridir. 
QE ni tahlil qilish va sifatini baholash uchun uning Ikz tokining spektral xarakteristikasini 
yutilgan har bir kvant nur uchun hisoblangani o‘ta muhimdir. Bu kattalikni quyosh 
elementining effektiv kvant chiqishi deyiladi va Qeff bilan belgilanadi. Agar No – YAO‘ 
material sirtining birlik yuzasiga tushayotgan kvantlar soni bo‘lsa, u holda
Qeff = Ikz/ No (4) 
bo‘ladi, bu yerda Ikz elektron soniyada o‘lchanadi, va Qeff elektron kvant (foton)larda 
olinishi kerak. 
QE effektiv kvant chiqishi ikki parametrga bog‘lik bo‘lib, u 
Qeff = βγ (5) 
β-ichki fotoeffektning kvant chiqishidir. Bu kattalik har bir yutilgan kvant uchun 
fotoionizatsiya jarayonida YAO‘ ichida hosil
bo‘ladigan elektron-teshik juftliklarni ko‘rsatadi. γ – n-p o‘tish potensial to‘siqining tok 

---

tashuvchilarni yig‘ish (jamlash) koeffitsiyentidir, yoki boshqachasiga aytganda tok 
tashuvchilarning ajratish koeffitsiyenti ham deyiladi. Bu koeffitsiyent optik nurlanish 
yordamida hosil bo‘lgan umumiy juftliklardan qancha qismi qisqa tutashuv tokida ishtirok 
etishini ko‘rsatadi. Tashqi o‘lchash asbobi ulangan hol uchun, β=1 bo‘lsa, har bir kvant bitta 
juftlik hosil qila olishini ko‘rsatadi. 
Har xil to‘lqin uzunlikka ega bo‘lgan optik nurlanish, materialda har xil chuqurlikka kira 
oladi (kvantlarning chuqurlikka kirish qobiliyati ularning energiyasiga bog‘likdir). YAO‘ 
materiallarda yutilgan kvantlar hisobiga hosil bo‘lgan 
Rasm 4.Har xil to‘lqin uzunlikka ega bo‘lgan nurlanishning kremniy asosidagi n-p o‘tishga 
perpendikulyar tushgan hol uchun hosil bo‘lgan elektron-teshik juftliklarining taqsimlanishi. 
1- λ =0,619 mkm, α=2000 sm-1; 2- λ =0,81 mkm, α=700 sm-1; 3- λ =0,92 mkm, α=90 sm
-1
. 
elektron-teshik juftliklar materialda fazoviy taqsimot hosil qiladi (4-rasm ga qarang). Hosil 
bo‘lgan juftliklarning keyingi taqdiri YAO‘ ateriallarning diffuzion yo‘li uzunligiga 
bog‘likdir. Agar bu parametr kattaligi yetarlicha bo‘lsa, u holda nurlanish tufayli hosil bo‘lgan 
ortiqcha asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilar faqat diffuziya jarayoni tufayli n-p o‘tishga 
kelib uning elektr maydoni orqali ajratilishi mumkin. Optik nurlanishni aylantirilishi 
jarayonida muhim rolni elektronlarning diffuziya yo‘li uzunligi( Lp ) va n-p utish chuqurligi 
(ℓ ) uynaydi, chunki hosil bo‘layetgan va ajratilishi kerak bo‘lgan juftliklar ularga bog‘liqdir. 

---

Rasm 5. Yarim o‘tkazgichli kristallda n-p o‘tishlarning joylashish sxemalariga qarab (a) 
perpendikulyar va (b) parallel n-p o‘tish tekisligi uchun optik nurlanishning tushishi. Ln, Lp – 
r- va p – sohalarda asosiy bo‘lmagan zaryad tashuvchilarning diffuzion uzunliklari; ℓ - yarim 
o‘tkazgichda nurlanishning kirish chegarasi; shtrixlangan sohalar – r- va p-sohalardagi metall 
kontaktlarning ko‘rinishi. 
Optik nurlanishning YAO‘ materialga tushish yo‘nalishiga qarab n-p o‘tish 
konstruksiyasining ikki xili mavjud va ularni quyidagi 5- rasmda keltirilgan holi uchun ko‘rib 
o‘tamiz. 
1-hol. Optik nurlanish yo‘nalishiga n-p o‘tish perpendikulyar joylashgan hol. Optik nurlanish 
qalinligi l ga teng bo‘lgan YAO‘ materialning butunlay oxirigacha kiradi. 
2-hol. Optik nurlanish yo‘nalishiga n-p o‘tish parallel joylahgan hol. Nurlanish kengligi d ga 
teng bo‘lgan tuzilmaga tushadi. 
Perpendikulyar va parallel joylashgan n-p o‘tishlar uchun yig‘ish (jamlash) koeffitsiyenti 
(effektivligi) quyidagi munosabatlar bilan aniqlanadi. 
γ = ( Lp +Lr)/ ℓ (6) va γ == ( Lp +Lr)/d (7) 
bu yerda, Lr – teshiklarning diffuziya yo‘li uzunligi. 
Birinchi qarashda n-p o‘tishning parallel joylashishi afzalroq ko‘rinadi, chunki hosil 
bo‘lgan zaryad juftliklarini to‘laligicha yig‘ish va ajratish uchun YAO‘ material qalinligiga va 
n-p o‘tishga nisbatan ularning taqsimlanishi muhimdir. YAO‘ ichida juftliklarning material 
chuqurligiga nisbatan bir tekis hosil bo‘lishi ularning n-p o‘tish tomon diffuziya hodisasi 
orqali ajratilish jarayoni uchun o‘ta muhimdir. Shuning uchun, ko‘p n-p o‘tishlarga ega 
bo‘lgan QE larda (fotovoltlar-ko‘p sonli mikro QE lardan iboratlarda), ularning n-p o‘tishlari 
tushayotgan optik nurlanishga parallel joylashtiriladi. Optik nurlanishning uzun to‘lqinli 
qismida, bu konstruksiya zaryad tashuvchilarning yig‘ishning yuqori samaradorligiga ega 
bo‘ladi, hamda bir birlik yuzadan katta miqdordagi foto-EYUK olishga imkon yaratadi. 
Ammo, asosiy muammolardan biri bo‘lib, nisbatan kichkina o‘lchamli parallel joylashgan 
n-p o‘tishlarga ega bo‘lgan mikro QE larida rekombinatsiya hodisasining perpendikulyar 
joylashgan n-p o‘tishlarga nisbatan kattaligi nazariy va amaliy jihatdan aniqlandi. Shuning 
uchun, bu turdagi QE uchun quyosh nurlanishiga qaratilgan yuzasida qisqa to‘lqinli nurlar 
spektral effektivligini oshirish uchun, qo‘shimcha kirishmalar kiritilgan teskari tipdagi 
o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lgan =ushimcha yupqa qatlam hosil qilish maqsadga muvofiqdir. 
Ya’ni, yana qisman perpendikulyar konstruksiya elementiga qaytish maqsadga muvofiqdir. 
Parallel joylashgan n-p o‘tishli QE larida hosil bo‘lgan elektron-teshik juftliklar

---

konsentratsiyasi (M) material yuzasidan ichkarisiga qarab o‘zgaradi. Perpendikulyar 
joylashgan n-p o‘tishli QE konstruksiyasi uchun esa p-tipdagi material uchun ham r-tipdagi 
uchun ham hosil bo‘layotgan juftliklarning aksariyati n-p o‘tishga yaqin joyda hosil bo‘ladi. 
Hosil bo‘ladigan elektron-teshik juftliklar birlik chuqurlikda quyidagi tenglama orqali 
aniqlanadi. 
M = No α exp(-αℓ) (8)
bu yerda, No-bir birlik yuzaga tushayotgan kvantlar soni. Juftliklar soni, ichkariga qarab 
kamayib boradi. Ularning sonini YAO‘ materialda yutilishi mumkin bo‘lgan sohada α (Ye) ni 
aniqlash mumkin. Shunday hisoblashlarning kremniy uchun
natijasi, bir necha qiymatga ega bo‘lgan to‘lqin uzunliklari uchun quyidagi 5-rasmda berilgan. 
P- va r-tip materialdagi zaryad tashuvchilarning diffuzion uzunliklari sohalarini chegaralagan 
vertikal chiziqlar, n-p o‘tish perpendikulyar bo‘lgan hol uchun zaryad tashuvchilar jamlash 
jarayonini baholash imkonini beradi. Chiziqlar ordinatalari α exp(-αℓ) ga proporsional bo‘lib, 
abssissalar esa YAO‘ material yoritilgan yuzasidan ichkariga kirish chuqurligini ko‘rsatadi. 
O‘klar orasidagi chiziqlar bilan chegaralangan yuzalar – tushayotgan kvantlar oqimiga teng, 
ordinatalar bilan chegaralangan yuzalar ℓ = ℓd ℓn va (ℓd +ℓn ) (shtrixlangan qism) – qisqa 
tutashuv tokini ko‘rsatadi. Shunday qilib, shtrixlangan yuzaning umumiy yuzaga nisbati ichki 
fotoeffekt kvant chiqishini aniqlovchi ifodaga asosan (β = 1 hol uchun) yig‘ish effektivligini 
beradi. 
Quyosh elementlarining planar konstruksiyasi ( optik nurlanish tuzilma yuzasiga 
perpendikulyar tushgan hol) QE texnologiyasida va ularni amaliy ishlatishdagi asosiy 
konstruksiyadir. Bunday QE har xil YAO‘ materiallar asosida ishlab chiqildi .Yuqorida 
keltirilgan tahlillar asosida yuqori samarali optimallahgan konstruksiyalar ishlab chiqildi. 
Ammo har qanday material uchun ham ularga qo‘yiladigan yuqorida keltirilgan asosiy 
talablar saqlab qolinishi kerakligi aniqlandi. γ ni va Ikz oshirish uchun n-p o‘tishning ikkala 
tomonida xam albatta diffuzion uzunlikni oshirish maqsadga muvofiqdir. Buni amalga 
oshirish uchun kerakli material tanlash va n-p o‘tishni texnologik tayyorlash jarayonida 
diffuzion uzunlikni pasaymasligiga harakat qilish kerak. Agar uning pasayshi aniq bo‘lsa uni 
hisobga olish zarurdir. Agar Ld ni frontal sirtda oshirish imkoniyati bo‘lmasa, u holda frontal 
sirt qalinligini Lp>>ℓ ga amal qilgan holda olish kerak. Shu asosda baza parametrlarini 
tanlash zarurdir.