DOÇ.DR. MUHSİN ZOR

Yarı iletkenlerdeki boşlukların özellikleri

ii ÖZET Katıların band teorisinin geliştirilmesi elektronik ya- pımn anlaşılmasını kolaylaştırmış, bu alanda görülen bir çok bilinmeyeni ortaya çıkarmıştır. Boşluklar nokta kusurların en basiti olarak bilinir ve kristal örgüdeki bir atomun yerinden ayrılmasıyla oluşurlar. Saf kristalin uyduğu simetriye boşluk noktasıda uyacaktır. Boşluğun uyduğu simetri operasyonları, tetrahedral nokta guru buyla ifade edilebilir. Bu guruba uyan kovalent materyaller At ve TjBiodlarından oluşmaktadır. Yarıiletkenlerde derin düzeyler sık:L bağ yaklaşımı ile incelenir. Boşluğun çevresindeki asılı orbitaller bu açıdan incelendiğinde s ve p nibridlerinin bandlara olan katkısı bulunabilir. Bu katkı uyarma ener j isi A ve en yakın iki komşunun etkileşme enerjisi p, arasında ( 1- A/fiz) ile verilir. Başluk bulunduğu bölgede durum yoğunluğunda bir azalma oluşturmaktadır. Bunun sonucunda entropi Boltzmann sabiti mer tebesinde bir «rtma göstermektedir. Boşluklar enerji durumlarına göre yarıiletken bileşik – lerde yarriletkene bağlı olarak çeşitli enerji düzeylerinde bulunmaktadırlar. Bu düzeyler A, ve ÎD^ düzeyleri olmak üzere iki çeşittir. Bileşikte bir katyonun yerini terk etmesiyle olu şan boşluğun enerji düzeyi, valans. bandın üst enerji durumunu sıfır referans olarak alırsak* A, düzeyleri -0,19 ile -0,89 eV, Tx düzeyleri ise -0,04 ile +0,46 eV arasında bulunmaktadırlar. Eğer boşluk bir anyonun yerini terk etmesi ile oluşmuş ise A, düzeyleri 0,1 ile 1,19 eV ve Tx düzeyleri 0,99 ile 2,08 eV arasındadır. Bu boşlukların tip ve enerji düzeylerine göre akse pt ör veya donör gibi davrandıkları gözlenmiştir.

Yarıiletken güneş pilleri ve verimlilikleri

ÖZET Güneş pilleri güneş ışınlarını doğrudan elektriğe çeviren cihazlardır. Işınların doğrudan elektriğe çevrimi üç ayrı cihaz la olmaktadır. Bunlar fotoemissif selüller, fotorezistans selül ler ve yarıiletken güneş pilleridir. Bu cihazların en kullanışlı sı yarıiletken güneş pilleridir. Yarıiletkenler, birbirinden yasak enerji aralığı ile ayrıl mış, üstte iletim, altta valans bandı bulunan bir band yapısına sahiptirler. Yarıiletkenlerde iletim elektron ve hollerle sağla nır ve mutlak sıfır sıcaklığında yalıtkan gibi davranır. Yarıi letkenlerin iletkenlikleri sıcaklıkla doğru orantılı olup, 103_ 10 (n-cm) arasında değişir. En çok kullanılan yarıiletkenler silisyum ve germanyumdur. Transistor, güneş pili ve FET gibi elektronik elemanların herbiri p-n eklemi içerir, p-n eklemi kristal büyütme esnasında p-tipi yarıiletken içerisinde n-tipi bir bölge veya n-tipi yarı iletken içerisinde p-tipi bir bölge oluşturulmak suretiyle yapı lır. İlk güneş pili 1954 yılında Bell Telephone Laboratuvarmda yapılmıştır. En yaygın kullanılan güneş pilleri silisyum ve gal yum arseniktir. Bu pillerin ideal verimlilikleri sırasıyla % 22 ve % 27 dir. Ancak uygulamada bu pillerin verimi % 12-15 ve % 10 civarında değişmektedir. Bu düşüşlere antiyansıtıcı, toplayıcı, ızgara ve pil yüzeyini koruyan tabakaların soğurma kayıpları se beb olmaktadır. Uygulamada en çok silisyum güneş pilleri kulla nılmaktadır. Çünkü bugün özellikleri en iyi bir şekilde anlaşıl mış ve teknolojisi gelişmiş durumdadır. Galyum arsenik güneş pil- 11 leri sıcaklık ve radyasyona, silisyum güneş pillerinden daha da yanıklı olduklarından uzay uygulamalarında kullanılması düşünül mektedir. Galyum arsenik direkt band aralığına sahip olmasından dolayı daha az materyal kullanımını gerektirir, ancak silisyum pillerine göre on kez daha pahalı olmasından dolayı yeryüzü uy gulamalarında kullanılması ekonomik olmamaktadır. Dünya genelinde 1972 yılında toplam güneş pili üretim ka pasitesi 1 MW, 1982 yılında ise bu kapasite 15 MWp olmuştur. Araştırmacılar yeryüzü uygulamaları için daha ekonomik ve yüksek verimle çalışan, uzay uygulamaları için radyasyona ve sı caklığa dayanıklı güneş pilleri yapmak için çalışmalarını büyük bir hızla sürdürmektedirler. 2000 yılından itibaren dünyada üre tilebilen toplam enerjinin % 30 u ve elektrik üretiminin % 10 u güneş pilleriyle elde edileceği tahmin edilmektedir. Güneş pillerinin diğer enerji üretim sistemlerine göre bazı avantajları vardır. Bu avantajlar, sessiz çalışırlar, artık mad deleri olmadığı için hava kirliliği yaratmazlar, uzun ömürlüdür ler.