સોલર સેલની રચના, કાર્યપદ્ધતિ અને ઉપયોગનું વર્ણન કરો.

(N/A) સોલર સેલ મૂળભૂત રીતે એક $p-n$ જંકશન છે જે જ્યારે તેના પર સૌર વિકિરણ પડે છે ત્યારે વિદ્યુતચાલક બળ $(emf)$ ઉત્પન્ન કરે છે। સોલર સેલ માટે માત્ર સૂર્યપ્રકાશ જ જરૂરી નથી, પરંતુ પ્રકાશના ફોટોનની ઉર્જા જે સેમિકન્ડક્ટરની બેન્ડ ગેપ ઉર્જા $(E_{g})$ કરતા વધારે હોય તે પણ ફોટોવોલ્ટેજ ઉત્પન્ન કરી શકે છે। સોલર સેલની કાર્યપદ્ધતિ ફોટોવોલ્ટેઇક અસર પર આધારિત છે, જે ફોટોડાયોડ જેવી જ છે, પરંતુ તેમાં બાહ્ય બેટરીની જરૂર પડતી નથી।
રચના:
$1$. લગભગ $300 \mu m$ જાડાઈની $p-Si$ વેફર લેવામાં આવે છે।
$2$. એક બાજુ પર ડિફ્યુઝન પ્રક્રિયા દ્વારા $n-Si$ નું પાતળું સ્તર $(\, 0.3 \mu m)$ ઉગાડવામાં આવે છે, જેથી $p-n$ જંકશન બને છે।
$3$. $p-Si$ વેફરની નીચેની બાજુએ ધાતુનું પડ ચડાવવામાં આવે છે જે 'બેક કોન્ટેક્ટ' તરીકે કાર્ય કરે છે।
$4$. $n-Si$ સ્તરની ઉપરના ભાગમાં, ધાતુની ગ્રીડ (અથવા ફિંગર ઇલેક્ટ્રોડ) મૂકવામાં આવે છે જે 'ફ્રન્ટ કોન્ટેક્ટ' તરીકે કાર્ય કરે છે। આ ગ્રીડ સપાટીના ખૂબ જ નાના ભાગ $( < 15 \%)$ ને આવરી લે છે જેથી પ્રકાશ મહત્તમ રીતે અંદર પ્રવેશી શકે।
કાર્યપદ્ધતિ:
સોલર સેલ દ્વારા $emf$ નું નિર્માણ ત્રણ મૂળભૂત પ્રક્રિયાઓ દ્વારા થાય છે:
$(1)$ જંકશનની નજીક પ્રકાશના શોષણને કારણે ઇલેક્ટ્રોન-હોલ $(e-h)$ જોડીઓનું નિર્માણ $(h\nu > E_{g})$।
$(2)$ ડેપ્લેશન રિજનના વિદ્યુતક્ષેત્રને કારણે ઇલેક્ટ્રોન અને હોલનું અલગ થવું। ઇલેક્ટ્રોન $n$-બાજુ તરફ અને હોલ $p$-બાજુ તરફ ધકેલાય છે।
$(3)$ ચાર્જનું એકત્રીકરણ: $n$-બાજુ પર પહોંચેલા ઇલેક્ટ્રોન ફ્રન્ટ કોન્ટેક્ટ દ્વારા અને $p$-બાજુ પર પહોંચેલા હોલ બેક કોન્ટેક્ટ દ્વારા એકત્રિત થાય છે। આથી $p$-બાજુ ધન અને $n$-બાજુ ઋણ બને છે, જેનાથી ફોટોવોલ્ટેજ ઉત્પન્ન થાય છે।
ઉપયોગ:
સોલર સેલનો ઉપયોગ કેલ્ક્યુલેટર, ઘડિયાળ, ઉપગ્રહો અને દૂરના વિસ્તારોમાં વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે થાય છે।