स्टैबलर-व्रोनस्की प्रभाव: Difference between revisions

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हाइड्रोजनीकृत अनाकार सिलिकॉन (ए-सी: एच) का दोष घनत्व प्रकाश के संपर्क में आने से बढ़ता है, जिससे वाहक उत्पादन और पुनर्संयोजन में वृद्धि होती है और सूर्य के प्रकाश को विद्युत् में बदलने की दक्षता कम हो जाती है।
हाइड्रोजनीकृत अनाकार सिलिकॉन (ए-सी: एच) का दोष घनत्व प्रकाश के संपर्क में आने से बढ़ता है, जिससे वाहक उत्पादन और पुनर्संयोजन में वृद्धि होती है और सूर्य के प्रकाश को विद्युत् में बदलने की दक्षता कम हो जाती है।


इसकी खोज 1977 में डेविड एल. स्टैब्लर और क्रिस्टोफर आर व्रोनस्की ने की थी। उन्होंने दिखाया कि हाइड्रोजनीकृत अनाकार सिलिकॉन की [[डार्क करंट (भौतिकी)]] और [[फोटोकंडक्टिविटी]] को तीव्र प्रकाश के साथ लंबे समय तक प्रकाश से काफी कम किया जा सकता है। चूँकि नमूनों को 150 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म करने पर, वे प्रभाव को विपरीत कर सकते हैं।<ref name="StaeblerWronski1977">{{cite journal|last1=Staebler|first1=D. L.|last2=Wronski|first2=C. R.|title=निर्वहन-उत्पादित अनाकार सी में प्रतिवर्ती चालकता परिवर्तन|journal=Applied Physics Letters|volume=31|issue=4|year=1977|pages=292|issn=0003-6951|doi=10.1063/1.89674|bibcode = 1977ApPhL..31..292S }}</ref>
इसकी खोज 1977 में डेविड एल. स्टैब्लर और क्रिस्टोफर आर व्रोनस्की ने की थी। उन्होंने दिखाया कि हाइड्रोजनीकृत अनाकार सिलिकॉन की [[डार्क करंट (भौतिकी)|डार्क धारा (भौतिकी)]] और [[फोटोकंडक्टिविटी]] को तीव्र प्रकाश के साथ लंबे समय तक प्रकाश से अधिक कम किया जा सकता है। चूँकि नमूनों को 150 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म करने पर वे प्रभाव को विपरीत कर सकते हैं।<ref name="StaeblerWronski1977">{{cite journal|last1=Staebler|first1=D. L.|last2=Wronski|first2=C. R.|title=निर्वहन-उत्पादित अनाकार सी में प्रतिवर्ती चालकता परिवर्तन|journal=Applied Physics Letters|volume=31|issue=4|year=1977|pages=292|issn=0003-6951|doi=10.1063/1.89674|bibcode = 1977ApPhL..31..292S }}</ref>
== स्पष्टीकरण ==
== स्पष्टीकरण                                                                                                                   ==


=== कुछ प्रयोगात्मक परिणाम ===
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स्टैबलर-व्रोन्स्की प्रभाव की स्पष्ट प्रकृति और कारण अभी भी अच्छी तरह से ज्ञात नहीं हैं। [[नैनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन]] अनाकार सिलिकॉन की तुलना में स्टैबलर-व्रोनस्की प्रभाव से कम ग्रस्त है, यह सुझाव देता है कि अनाकार सिलिकॉन सी नेटवर्क में विकार एक प्रमुख भूमिका निभाता है। अन्य गुण जो एक भूमिका निभा सकते हैं वे हैं हाइड्रोजन सांद्रता और इसके जटिल बंधन तंत्र, साथ ही साथ अशुद्धियों की सांद्रता है।
स्टैबलर-व्रोन्स्की प्रभाव की स्पष्ट प्रकृति और कारण अभी भी अच्छी तरह से ज्ञात नहीं हैं। [[नैनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन]] अनाकार सिलिकॉन की तुलना में स्टैबलर-व्रोनस्की प्रभाव से कम ग्रस्त है, यह सुझाव देता है कि अनाकार सिलिकॉन सी नेटवर्क में विकार एक प्रमुख भूमिका निभाता है। अन्य गुण जो एक भूमिका निभा सकते हैं वे हैं हाइड्रोजन सांद्रता और इसके जटिल बंधन तंत्र, साथ ही साथ अशुद्धियों की सांद्रता है।


ऐतिहासिक रूप से सबसे पसंदीदा मॉडल हाइड्रोजन बॉन्ड स्विचिंग मॉडल रहा है।<ref name="Kołodziej2004"><nowiki>{{cite journal |last=Kołodziej |first=A. |date=2004 |title=अनाकार सिलिकॉन और इसकी मिश्र धातुओं में स्टैबलर-व्रोनस्की प्रभाव|url=</nowiki>https://www.infona.pl/resource/bwmeta1.element.baztech-article-BWA1-0005-0076 |journal=Opto-Electronics Review |volume=12 |issue=1 |pages=21–32 |access-date=31 October 2015}</ref> यह प्रस्तावित करता है कि आपतित प्रकाश द्वारा निर्मित एक इलेक्ट्रॉन-छेद युग्म एक दुर्बल Si–Si बंधन के पास पुनः संयोजित हो सकता है, जिससे बंधन को तोड़ने के लिए पर्याप्त ऊर्जा जारी हो सकती है। एक निकटतम H परमाणु तब Si परमाणुओं में से एक के साथ एक नया बंधन बनाता है, जिससे एक डग्लिंग बंधन निकल जाता है। ये डग्लिंग बंधन इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े को फँसा सकते हैं, इस प्रकार गुजरने वाली धारा को कम कर सकते हैं। चूँकि नए प्रायोगिक साक्ष्य इस मॉडल पर संदेह उत्पन्न कर रहे हैं। वर्तमान में, H टकराव मॉडल ने प्रस्तावित किया कि दो स्थानिक रूप से अलग-अलग पुनर्संयोजन घटनाएं सी-एच बांड से मोबाइल हाइड्रोजन के उत्सर्जन का कारण बनती हैं, जिससे दो डग्लिंग बांड बनते हैं, एक मेटास्टेबल युग्मित H अवस्था हाइड्रोजन परमाणुओं को दूर के स्थान पर बांधता है<ref>रेफरी>{{cite journal | last=Branz | first=Howard M. | title=हाइड्रोजन टक्कर मॉडल: अनाकार सिलिकॉन में मेटास्टेबिलिटी का मात्रात्मक विवरण| journal=Physical Review B | publisher=American Physical Society (APS) | volume=59 | issue=8 | date=15 February 1999 | issn=0163-1829 | doi=10.1103/physrevb.59.5498 | pages=5498–5512| bibcode=1999PhRvB..59.5498B }}<nowiki></ref>
ऐतिहासिक रूप से सबसे पसंदीदा मॉडल हाइड्रोजन बॉन्ड स्विचिंग मॉडल रहा है।<ref name="Kołodziej2004"><nowiki>{{cite journal |last=Kołodziej |first=A. |date=2004 |title=अनाकार सिलिकॉन और इसकी मिश्र धातुओं में स्टैबलर-व्रोनस्की प्रभाव|url=</nowiki>https://www.infona.pl/resource/bwmeta1.element.baztech-article-BWA1-0005-0076 |journal=Opto-Electronics Review |volume=12 |issue=1 |pages=21–32 |access-date=31 October 2015}</ref> यह प्रस्तावित करता है कि आपतित प्रकाश द्वारा निर्मित एक इलेक्ट्रॉन-होल युग्म एक दुर्बल Si–Si बंधन के पास पुनः संयोजित हो सकता है, जिससे बंधन को तोड़ने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रसारित हो सकती है। एक निकटतम H परमाणु तब Si परमाणुओं में से एक के साथ एक नया बंधन बनाता है, जिससे एक डग्लिंग बंधन निकल जाता है। ये डग्लिंग बंधन इलेक्ट्रॉन-होल जोड़े को फँसा सकते हैं, इस प्रकार गुजरने वाली धारा को कम कर सकते हैं। चूँकि नए प्रायोगिक साक्ष्य इस मॉडल पर संदेह उत्पन्न कर रहे हैं। वर्तमान में, H टकराव मॉडल ने प्रस्तावित किया कि दो स्थानिक रूप से अलग-अलग पुनर्संयोजन घटनाएं सी-एच बांड से मोबाइल हाइड्रोजन के उत्सर्जन का कारण बनती हैं, जिससे दो डग्लिंग बांड बनते हैं, एक मेटास्टेबल युग्मित H अवस्था हाइड्रोजन परमाणुओं को दूर के स्थान पर बांधता है<ref>रेफरी>{{cite journal | last=Branz | first=Howard M. | title=हाइड्रोजन टक्कर मॉडल: अनाकार सिलिकॉन में मेटास्टेबिलिटी का मात्रात्मक विवरण| journal=Physical Review B | publisher=American Physical Society (APS) | volume=59 | issue=8 | date=15 February 1999 | issn=0163-1829 | doi=10.1103/physrevb.59.5498 | pages=5498–5512| bibcode=1999PhRvB..59.5498B }}<nowiki></ref>
== प्रभाव                                                        ==
== प्रभाव                                                        ==
एक अनाकार सिलिकॉन सौर सेल की दक्षता सामान्यतः संचालन के पहले छह महीनों के समय गिर जाती है। सामग्री की गुणवत्ता और उपकरण के डिजाइन के आधार पर यह गिरावट 10% से 30% तक हो सकती है। इस हानि का अधिकत्तर भाग सेल के [[ भरण कारक (सौर सेल) |भरण कारक (सौर सेल)]] में आता है। इस प्रारंभिक गिरावट के बाद प्रभाव एक संतुलन तक पहुँच जाता है और थोड़ा और गिरावट का कारण बनता है। ऑपरेटिंग तापमान के साथ संतुलन स्तर में बदलाव होता है जिससे मॉड्यूल का प्रदर्शन गर्मी के महीनों में कुछ ठीक हो जाता है और सर्दियों के महीनों में फिर से गिर जाता है।<ref name=":0">Uchida,Y and Sakai,H. Light Induced Effects in a-Si:H Films and Solar Cells, Mat. Res. Soc. Symp. Proc., Vol. 70,1986</ref> अधिकांश व्यावसायिक रूप से उपलब्ध a-Si मॉड्यूल में 10-15% दूरी में एसडब्ल्यूई गिरावट है और आपूर्तिकर्ता सामान्यतः एसडब्ल्यूई गिरावट के स्थिर होने के बाद प्रदर्शन के आधार पर दक्षता निर्दिष्ट करते हैं। स्टैबलर-व्रोन्स्की प्रभाव के परिणामस्वरूप पहले 6 महीनों में एक विशिष्ट अनाकार सिलिकॉन सौर सेल में दक्षता 30% तक कम हो जाती है, और भरण कारक 0.7 से लगभग 0.6 तक गिर जाता है। यह प्रकाश प्रेरित गिरावट [[फोटोवोल्टिक]] सामग्री के रूप में अनाकार सिलिकॉन का प्रमुख हानि है।<ref>Nelson, Jenny (2003). ''The Physics of Solar Cells''. Imperial College Press.</ref>
एक अनाकार सिलिकॉन सौर सेल की दक्षता सामान्यतः संचालन के पहले छह महीनों के समय से गिर जाती है। पदार्थ की गुणवत्ता और उपकरण के डिजाइन के आधार पर यह गिरावट 10% से 30% तक हो सकती है। इस हानि का अधिकत्तर भाग सेल के [[ भरण कारक (सौर सेल) |भरण कारक (सौर सेल)]] में आता है। इस प्रारंभिक गिरावट के बाद प्रभाव एक संतुलन तक पहुँच जाता है और थोड़ा और गिरावट का कारण बनता है। ऑपरेटिंग तापमान के साथ संतुलन स्तर में बदलाव होता है जिससे मॉड्यूल का प्रदर्शन गर्मी के महीनों में कुछ ठीक हो जाता है और सर्दियों के महीनों में फिर से गिर जाता है।<ref name=":0">Uchida,Y and Sakai,H. Light Induced Effects in a-Si:H Films and Solar Cells, Mat. Res. Soc. Symp. Proc., Vol. 70,1986</ref> अधिकांश व्यावसायिक रूप से उपलब्ध a-Si मॉड्यूल में 10-15% दूरी में एसडब्ल्यूई की कमी आई है और आपूर्तिकर्ता सामान्यतः एसडब्ल्यूई गिरावट के स्थिर होने के बाद प्रदर्शन के आधार पर दक्षता निर्दिष्ट करते हैं। स्टैबलर-व्रोन्स्की प्रभाव के परिणामस्वरूप पहले 6 महीनों में एक विशिष्ट अनाकार सिलिकॉन सौर सेल में दक्षता 30% तक कम हो जाती है, और भरण कारक 0.7 से लगभग 0.6 तक गिर जाता है। यह प्रकाश प्रेरित गिरावट [[फोटोवोल्टिक]] पदार्थ के रूप में अनाकार सिलिकॉन का प्रमुख हानि है।<ref>Nelson, Jenny (2003). ''The Physics of Solar Cells''. Imperial College Press.</ref>


== एसडब्ल्यूई को कम करने के विधि                                                                ==
== एसडब्ल्यूई को कम करने के विधि                                                                ==
* अनाकार सिलिकॉन के बजाय नैनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन का उपयोग करना
* अनाकार सिलिकॉन के बजाय नैनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन का उपयोग करना है
* उच्च तापमान पर काम करना यह एक [[फोटोवोल्टिक थर्मल हाइब्रिड सौर कलेक्टर]] (पीवीटी) में पीवी को एकीकृत करके पूरा किया जा सकता है।
* उच्च तापमान पर काम करना यह एक [[फोटोवोल्टिक थर्मल हाइब्रिड सौर कलेक्टर]] (पीवीटी) में पीवी को एकीकृत करके पूरा किया जा सकता है।
*एक [[मल्टीजंक्शन सौर सेल]] बनाने के लिए अन्य सामग्रियों के साथ अनाकार सिलिकॉन की एक या एक से अधिक पतली परतों को संग्रह करना।<ref>[http://photochemistry.epfl.ch/EDEY/B_Strahm.ppt Staebler-Wronski effect in amorphous silicon PV and procedures to limit degradation] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20070306163152/http://photochemistry.epfl.ch/EDEY/B_Strahm.ppt |date=6 March 2007 }}, EY-1.1: 28 October 2005, Benjamin Strahm, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Centre de Recherches en Physique des Plasmas(Power Point Slide Show)</ref> उच्च विद्युत क्षेत्र जो पतली परत में प्रयुक्त होता है, स्वेल्ल को कम करता प्रतीत होता है।
*एक [[मल्टीजंक्शन सौर सेल]] बनाने के लिए अन्य सामग्रियों के साथ अनाकार सिलिकॉन की एक या एक से अधिक पतली परतों को संग्रह करना है।<ref>[http://photochemistry.epfl.ch/EDEY/B_Strahm.ppt Staebler-Wronski effect in amorphous silicon PV and procedures to limit degradation] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20070306163152/http://photochemistry.epfl.ch/EDEY/B_Strahm.ppt |date=6 March 2007 }}, EY-1.1: 28 October 2005, Benjamin Strahm, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Centre de Recherches en Physique des Plasmas(Power Point Slide Show)</ref> जिसमे उच्च विद्युत क्षेत्र जो पतली परत में प्रयुक्त होता है, स्वेल्ल को कम करता प्रतीत होता है।


==संदर्भ==
==संदर्भ==

Revision as of 13:27, 28 June 2023

स्टैबलर-व्रोन्स्की प्रभाव (एसडब्ल्यूई) हाइड्रोजनीकृत अनाकार सिलिकॉन के गुणों में प्रकाश-प्रेरित मेटास्टेबल परिवर्तनों को संदर्भित करता है।

हाइड्रोजनीकृत अनाकार सिलिकॉन (ए-सी: एच) का दोष घनत्व प्रकाश के संपर्क में आने से बढ़ता है, जिससे वाहक उत्पादन और पुनर्संयोजन में वृद्धि होती है और सूर्य के प्रकाश को विद्युत् में बदलने की दक्षता कम हो जाती है।

इसकी खोज 1977 में डेविड एल. स्टैब्लर और क्रिस्टोफर आर व्रोनस्की ने की थी। उन्होंने दिखाया कि हाइड्रोजनीकृत अनाकार सिलिकॉन की डार्क धारा (भौतिकी) और फोटोकंडक्टिविटी को तीव्र प्रकाश के साथ लंबे समय तक प्रकाश से अधिक कम किया जा सकता है। चूँकि नमूनों को 150 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म करने पर वे प्रभाव को विपरीत कर सकते हैं।[1]

स्पष्टीकरण

कुछ प्रयोगात्मक परिणाम

  • कम मूल्य पर स्थिर होने से पहले फोटोकंडक्टिविटी और डार्क कंडक्टिविटी तेजी से घटती है।
  • प्रकाश में रुकावट का परिवर्तन की बाद की दर पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। एक बार जब नमूना फिर से प्रकाशित हो जाएगा तो फोटोकंडक्टिविटी कम हो जाएगी जैसे कि कोई रुकावट नहीं थी।

सुझाए गए स्पष्टीकरण

स्टैबलर-व्रोन्स्की प्रभाव की स्पष्ट प्रकृति और कारण अभी भी अच्छी तरह से ज्ञात नहीं हैं। नैनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन अनाकार सिलिकॉन की तुलना में स्टैबलर-व्रोनस्की प्रभाव से कम ग्रस्त है, यह सुझाव देता है कि अनाकार सिलिकॉन सी नेटवर्क में विकार एक प्रमुख भूमिका निभाता है। अन्य गुण जो एक भूमिका निभा सकते हैं वे हैं हाइड्रोजन सांद्रता और इसके जटिल बंधन तंत्र, साथ ही साथ अशुद्धियों की सांद्रता है।

ऐतिहासिक रूप से सबसे पसंदीदा मॉडल हाइड्रोजन बॉन्ड स्विचिंग मॉडल रहा है।[2] यह प्रस्तावित करता है कि आपतित प्रकाश द्वारा निर्मित एक इलेक्ट्रॉन-होल युग्म एक दुर्बल Si–Si बंधन के पास पुनः संयोजित हो सकता है, जिससे बंधन को तोड़ने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रसारित हो सकती है। एक निकटतम H परमाणु तब Si परमाणुओं में से एक के साथ एक नया बंधन बनाता है, जिससे एक डग्लिंग बंधन निकल जाता है। ये डग्लिंग बंधन इलेक्ट्रॉन-होल जोड़े को फँसा सकते हैं, इस प्रकार गुजरने वाली धारा को कम कर सकते हैं। चूँकि नए प्रायोगिक साक्ष्य इस मॉडल पर संदेह उत्पन्न कर रहे हैं। वर्तमान में, H टकराव मॉडल ने प्रस्तावित किया कि दो स्थानिक रूप से अलग-अलग पुनर्संयोजन घटनाएं सी-एच बांड से मोबाइल हाइड्रोजन के उत्सर्जन का कारण बनती हैं, जिससे दो डग्लिंग बांड बनते हैं, एक मेटास्टेबल युग्मित H अवस्था हाइड्रोजन परमाणुओं को दूर के स्थान पर बांधता है[3]

प्रभाव

एक अनाकार सिलिकॉन सौर सेल की दक्षता सामान्यतः संचालन के पहले छह महीनों के समय से गिर जाती है। पदार्थ की गुणवत्ता और उपकरण के डिजाइन के आधार पर यह गिरावट 10% से 30% तक हो सकती है। इस हानि का अधिकत्तर भाग सेल के भरण कारक (सौर सेल) में आता है। इस प्रारंभिक गिरावट के बाद प्रभाव एक संतुलन तक पहुँच जाता है और थोड़ा और गिरावट का कारण बनता है। ऑपरेटिंग तापमान के साथ संतुलन स्तर में बदलाव होता है जिससे मॉड्यूल का प्रदर्शन गर्मी के महीनों में कुछ ठीक हो जाता है और सर्दियों के महीनों में फिर से गिर जाता है।[4] अधिकांश व्यावसायिक रूप से उपलब्ध a-Si मॉड्यूल में 10-15% दूरी में एसडब्ल्यूई की कमी आई है और आपूर्तिकर्ता सामान्यतः एसडब्ल्यूई गिरावट के स्थिर होने के बाद प्रदर्शन के आधार पर दक्षता निर्दिष्ट करते हैं। स्टैबलर-व्रोन्स्की प्रभाव के परिणामस्वरूप पहले 6 महीनों में एक विशिष्ट अनाकार सिलिकॉन सौर सेल में दक्षता 30% तक कम हो जाती है, और भरण कारक 0.7 से लगभग 0.6 तक गिर जाता है। यह प्रकाश प्रेरित गिरावट फोटोवोल्टिक पदार्थ के रूप में अनाकार सिलिकॉन का प्रमुख हानि है।[5]

एसडब्ल्यूई को कम करने के विधि

  • अनाकार सिलिकॉन के बजाय नैनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन का उपयोग करना है
  • उच्च तापमान पर काम करना यह एक फोटोवोल्टिक थर्मल हाइब्रिड सौर कलेक्टर (पीवीटी) में पीवी को एकीकृत करके पूरा किया जा सकता है।
  • एक मल्टीजंक्शन सौर सेल बनाने के लिए अन्य सामग्रियों के साथ अनाकार सिलिकॉन की एक या एक से अधिक पतली परतों को संग्रह करना है।[6] जिसमे उच्च विद्युत क्षेत्र जो पतली परत में प्रयुक्त होता है, स्वेल्ल को कम करता प्रतीत होता है।

संदर्भ

  1. ↑ Staebler, D. L.; Wronski, C. R. (1977). "निर्वहन-उत्पादित अनाकार सी में प्रतिवर्ती चालकता परिवर्तन". Applied Physics Letters. 31 (4): 292. Bibcode:1977ApPhL..31..292S. doi:10.1063/1.89674. ISSN 0003-6951.
  2. ↑ {{cite journal |last=Kołodziej |first=A. |date=2004 |title=अनाकार सिलिकॉन और इसकी मिश्र धातुओं में स्टैबलर-व्रोनस्की प्रभाव|url=https://www.infona.pl/resource/bwmeta1.element.baztech-article-BWA1-0005-0076 |journal=Opto-Electronics Review |volume=12 |issue=1 |pages=21–32 |access-date=31 October 2015}
  3. ↑ रेफरी>Branz, Howard M. (15 February 1999). "हाइड्रोजन टक्कर मॉडल: अनाकार सिलिकॉन में मेटास्टेबिलिटी का मात्रात्मक विवरण". Physical Review B. American Physical Society (APS). 59 (8): 5498–5512. Bibcode:1999PhRvB..59.5498B. doi:10.1103/physrevb.59.5498. ISSN 0163-1829.<nowiki>
  4. ↑ Uchida,Y and Sakai,H. Light Induced Effects in a-Si:H Films and Solar Cells, Mat. Res. Soc. Symp. Proc., Vol. 70,1986
  5. ↑ Nelson, Jenny (2003). The Physics of Solar Cells. Imperial College Press.
  6. ↑ Staebler-Wronski effect in amorphous silicon PV and procedures to limit degradation Archived 6 March 2007 at the Wayback Machine, EY-1.1: 28 October 2005, Benjamin Strahm, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Centre de Recherches en Physique des Plasmas(Power Point Slide Show)
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