Đề tài khoa học -Nang luong xanh

LINK DOWNLOAD MIỄN PHÍ TÀI LIỆU "Đề tài khoa học -Nang luong xanh": http://123doc.vn/document/573365-de-tai-khoa-hoc-nang-luong-xanh.htm

5
Vào cuối thế kỷ 18, ở Anh đã phát minh ra máy hơi nước dùng nhiên liệu than đá. Từ
đó, cuộc cách mạng về động lực bùng nổ và dẫn đến cuộc cách mạng công nghiệp.
Hơn nữa, với kỹ thuật của động cơ đốt trong và sử dụng điện ở thế kỷ 19, nhiều phát
minh có tính bước ngoặt đã ra đời, đẩy mạnh sự phát triển của khoa học kỹ thuật, tạo
ra một xã hội thịnh vượng và tiện nghi như ngày nay.
Hiện tại, ở các nước phát triển tiên tiến, tiêu thụ năng lượng bình quân trên đầu người
cao hơn 50 lần so với xã hội cổ đại và cao hơn 10 lần so với thời điểm trước cuộc
cách mạng công nghiệp.
Các nguồn mà con người có thể thu năng lượng:
- Gỗ
- Sức nước
- Sức gió
- Địa nhiệt
- Ánh sáng mặt trời
- Than đá, dầu, khí tự nhiên (nhiên liệu hóa thạch)
- Uranium (nhiên liệu hạt nhân).
Và trong số đó nhiên liệu hóa thạch được sử dụng phổ biến và nhiều nhất hiện nay
Tài nguyên thiên nhiên như than đá, dầu, khí có được do thực vật và vi sinh vật sinh
trưởng từ xa xưa, trải qua những biến động của vỏ Trái Đất trong một thời gian dài,
thì được gọi là nhiên liệu hóa thạch.
Nhiên liệu hóa thạch cung cấp năng lượng cho những phương tiện giao thông, các
nhà máy công nghiệp, sưởi ấm các toà nhà và sản sinh ra điện năng phục vụ đời sống
con người. Cho đến nay, con người đã sử dụng một lượng rất lớn nhiên liệu hóa
thạch như than đá và dầu để đẩy mạnh quá trình phát triển kinh tế và hiện đang phải
phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch, chiếm khoảng 80% nguồn cung cấp năng
lượng sơ cấp.
Tuy nhiên nhiên liệu hóa thạch không phải là vô hạn
6
-Người ta cho rằng còn có thể khai thác dầu trong 40 năm nữa. Số năm có thể khai
thác này được tính bằng cách chia trữ lượng đã biết cho sản lượng khai thác hàng
năm hiện nay.
-Số năm có thể khai thác của khí tự nhiên dự đoán là khoảng 60 năm. Tài nguyên khí
tự nhiên, so với tài nguyên dầu có ưu điểm là có thể đảm bảo được một lượng nhất
định trong khu vực Đông Nam Á và thời gian khai thác cũng lâu hơn. Thực tế là gần
70% trữ lượng được đảm bảo phụ thuộc vào khu vực Trung Đông và Liên Xô cũ
- Số năm còn có thể khai thác than là khoảng 230 năm.
A.II.2. Năng lượng hóa thạch gây ô nhiễm môi trường
Nhiên liệu hóa thạch như dầu, than, khí tự nhiên khi đốt cháy sẽ thải ra CO
2
, ôxít
sunphua (SO
x
), ôxít nitơ (NO
2
), Methane (CH
4
), nitơ oxit (N
2
O)…. Những khí này là
nguyên nhân dẫn đến một số hậu quả to lớn đối với môi trường sống và ảnh hưởng
trực tiếp đến chính con người
+Mưa axit
SO
x
, NO
x
trong khí thải từ các nhà máy và ôtô của lục địa đã tạo ra các phản ứng hóa
học trong không khí, sau đó di chuyển, rồi tạo ra mưa axít làm tiêu trụi các cánh
rừng, tiêu diệt các sinh vật trong ao hồ, gây tác hại to lớn cho sản xuất nông nghiệp.
Hiện tượng này lúc đầu xuất hiện ở Bắc Âu, sau đó, liên tiếp xuất hiện ở khu vực
Trung Âu cho đến tận khu vực Bắc Mỹ và gần đây đã xuất hiện ở cả những khu vực
công nghiệp tập trung của Trung Quốc. Tác hại do ô nhiễm không khí đã vượt ra khỏi
biên giới quốc gia và lan ra một khu vực rộng lớn. Đối sách phòng chống hiện tượng
này là cần phải có sự hợp tác của cộng đồng quốc tế.
+Sự nóng lên toàn cầu
Những loại khí như CO
2
,CH
4
, N
2
O thải ra trong quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch là
nguyên nhân lớn nhất cho vấn đề ấm lên của Trái Đẩt.
Hậu quả do “sự nóng lên toàn cầu” gây ra.
Thay đổi thời tiết có khả năng đưa tới bất ổn chính trị. Hạn hán và hồng thủy liên
tục xảy ra khiến cho dân chúng tại nhiều địa phương phải bỏ nơi chôn rau cắt rốn di
chuyển đi nơi khác.
7
Băng đá tan, tăng mức độ nước biển, gây ra lụt lội, lở đất dọc theo đại dương và
giảm nước ngọt cần thiết cho mọi sinh vật.
Giông tố bão lụt tăng độ ẩm trên mặt đất.
Hạn hán gây thiệt hại canh tác, chăn nuôi
Nhiều sinh vật quý hiếm sẽ bị tiêu diệt dần dần vì chúng không tồn tại được trong
thời tiết quá nóng cũng như tăng độ acid trong nước biển.
Trong tương lai, sức nóng có thể tăng khí thải nhà kính bằng cách làm cho các khí
này thoát ra khỏi nơi tích tụ dưới biển.
Ảnh hưởng của hâm nóng toàn cầu đối với sức khỏe con người là điều rất rõ.
 Theo WHO, các bệnh gây ra do thay đổi khí hậu sẽ tăng lên gấp đôi
vào thập niên 2030. Các sinh vật mang mầm bệnh như sốt rét, viêm não,
sốt vàng da sẽ gia tăng vì chúng hợp với khí hậu nóng
 Khí hậu nóng lên tạo điều kiện tốt cho muỗi và vi khuẩn, những tác
nhân gây bệnh sốt xuất huyết và viêm não ở người.
 Thời gian lạnh sẽ thu ngắn nhưng thời gian nóng tăng, đưa tới nhiều tử
vong vì say nóng (heat stroke). Mùa hè năm 2003 tại Pháp với 14,842 tử
vong vì nóng tới 40°C là một thí dụ. Những người đang có bệnh tim
mạch mà gặp thời tiết nóng bức thì bệnh tình gia tăng vì tim phải làm
việc nhiều hơn để giữ cơ thể mát
 Ung thư ngoài da tăng vì tiếp cận quá nhiều với tia nắng mặt trời.
 Một số nhà khoa học cho rằng, thời tiết nóng giúp cho sự tăng sinh của
các loại tảo ở dưới nước, đặc biệt là khi nước bị ô nhiễm. Từ đó một số
bệnh truyền nhiễm như tiêu chảy sẽ xảy ra nhiều hơn.
+Đối với con người
Đioxit Sunfua (SO
2
): rất độc hại đối với sức khoẻ của người và sinh vật, gây ra các
bệnh về phổi khí phế quản. SO
2
trong không khí khi gặp oxy và nước tạo thành axit,
tập trung trong nước mưa gây ra hiện tượng mưa axit.
Cacbon monoxit (CO): CO không độc với thực vật vì cây xanh có thể chuyển hoá CO
=> CO2 và sử dụng nó trong quá trình quang hợp. Vì vậy, thảm thực vật được xem là
8
tác nhân tự nhiên có tác dụng làm giảm ô nhiễm CO. Khi con người ở trong không
khí có nồng độ CO khoảng 250 ppm sẽ bị tử vong.
A.II.3. Năng lượng hóa thạch là nguyên nhân dẫn đến các tranh chấp
trên thế giới
Tranh chấp khí đốt - “tam quốc diễn nghĩa” giữa Nga – Ukraine – EU
Tranh chấp những giếng dầu và khí đốt trên vùng Trung Á giữa Mỹ, Tây Âu và
Nga
Tranh chấp những giếng dầu ở Trung Đông
Tranh chấp khí tự nhiên và dầu giữa các quốc gia Mỹ, Canada, các nước Bắc Âu và
Nga ở Bắc Cực
Chính những tranh chấp này dẫn đến bất ổn trên toàn thế giới và ảnh hưởng lớn đến
hòa bình thế giới
Do đó, chính những lý do trên dẫn đến cần phải tìm những nguồn năng lượng khác
thay thế nguồn năng lượng hóa thạch này và các nguồn năng lượng xanh là một lựa
chon hợp lý nhất
B. Nội dung chính: các dạng năng lượng xanh
B.I. Năng lượng mặt trời
B.I.1. Năng lượng mặt trời – nguồn năng lượng của tương lai.
Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng phong phú nhất, dồi dào nhất trong tất cả
các nguồn năng lượng có sẵn trong tự nhiên. Năng lượng mặt trời sẽ không bao giờ
cạn kiệt vì theo những nghiên cứu của thiên văn học thì mặt trời của chúng ta chỉ mới
sống được một nửa tuổi thọ của nó, tức là nó còn có thể sống thêm khoảng 7.8 tỷ
năm nữa trước khi chuyển sang giai đoạn già và nuốt chửng tất cả các hành tinh khác
trong hệ mặt trời. Loài người có thể sẽ không tồn tại đến lúc ấy hoặc có lẽ đến lúc ấy
con người đã tìm ra những giải pháp cho sự tồn vong của mình!
Cảm giác cháy da trong những ngày hè nóng bỏng hay cái ấm áp của những ngày
mùa đông nắng tốt như là một lời nhắc nhở đến sự hiện hữu của mặt trời mà lắm lúc
ta xem như một tồn tại đương nhiên. Ánh sáng mặt trời là một nguồn năng lượng dồi
dào, nhưng khi tính ra con số rất ít người biết đến là mặt trời truyền đến cho ta một
9
năng lượng khổng lồ vượt ra ngoài sự tưởng tượng của mọi người. Trong 10 phút
truyền xạ, quả đất nhận một năng lượng khoảng 5 x 10
20
J (500 tỷ tỷ Joule), tương
đương với lượng tiêu thụ của toàn thể nhân loại trong vòng một năm. Trong 36 giờ
truyền xạ, mặt trời cho chúng ta một năng lượng bằng tất cả những giếng dầu của quả
đất. Năng lượng mặt trời vì vậy gần như vô tận. Hơn nữa, nó không phát sinh các loại
khí nhà kính (greenhouse gas) và khí gây ô nhiễm. Nếu con người biết cách thu hoạch
nguồn năng lượng sạch và vô tận nầy thì có lẽ loài người sẽ mãi mãi sống hạnh phúc
trong một thế giới hòa bình không còn chiến tranh vì những cuộc tranh giành quyền
lợi trên các giếng dầu.
Mười vấn đề lớn của nhân loại trong vòng 50 năm tới đã được ghi nhận theo thứ tự
nghiêm trọng là (1) năng lượng, (2) nước, (3) thực phẩm, (4) môi trường, (5) nghèo
đói, (6) khủng bố và chiến tranh, (7) bệnh tật, (8) giáo dục, (9) thực hiện dân chủ và
(10) bùng nổ dân số. Năng lượng quả thật là mối quan tâm hàng đầu của nhiều chính
phủ trên thế giới. Nguồn năng lượng chính của nhân loại hiện nay là dầu hỏa. Nó quí
đến nỗi được người ta cho một biệt hiệu là "vàng đen". Một vài giờ cúp điện hay
không có khí đốt cũng đủ làm tê liệt và gây hỗn loạn cho một thành phố. Cuộc sống
văn minh của nhân loại không thể tồn tại khi thiếu vắng năng lượng. Theo thống kê,
hiện nay hơn 85 % năng lượng được cung cấp từ dầu hỏa và khí đốt. Nhưng việc thu
hoạch từ các giếng dầu sẽ đạt đến mức tối đa trong khoảng năm 2010 - 2015, sau đó
sẽ đi xuống vì nguồn nhiên liệu sẽ cạn kiệt cùng năm tháng. Người ta cũng tiên đoán
nếu dầu hỏa được tiếp tục khai thác với tốc độ hiện nay, kể từ năm 2050 lượng dầu
được sản xuất sẽ vô cùng nhỏ và không đủ cung cấp cho nhu cầu toàn thế giới. Như
vậy, nguồn năng lượng nào sẽ thay thế cho "vàng đen"? Các nhà khoa học đã và đang
tìm kiếm những nguồn năng lượng vô tận, sạch và tái sinh (renewable energy) như:
năng lượng từ mặt trời, gió, thủy triều, nước (thủy điện), lòng đất (địa nhiệt) v.v
Trong những nguồn năng lượng nầy có lẽ năng lượng mặt trời đang được lưu tâm
nhiều nhất. Những bộ phim tài liệu gần đây cho thấy ở các vùng hẻo lánh, nghèo
khổ tại Ấn Độ hay châu Phi, cư dân tràn ngập hạnh phúc khi có điện mặt trời thắp
sáng màn đêm hay được sử dụng các loại nồi năng lượng mặt trời để nấu thức ăn. Dù
10
vậy, cho đến nay con người vẫn chưa đạt được nhiều thành công trong việc chuyển
hoán năng lượng mặt trời thành điện năng vì một phần mật độ năng lượng mặt trời
quá loãng, một phần phí tổn cho việc tích tụ năng lượng mặt trời còn quá cao. Nếu
tính theo mỗi kilowatt-giờ (năng lượng 1 kilowatt được tiêu thụ trong 1 giờ) thì phí
tổn thu hoạch năng lượng mặt trời là $0,30 USD. Trong khi đó năng lượng từ gió là
$0,05 và từ khí đốt thiên nhiên là $0,03. Một hệ thống chuyển hoán năng lượng
mặt trời cung cấp đủ điện năng cho một căn nhà ở bình thường tốn ít nhất $18000
USD (giá 2005). Chỉ cần yếu tố tài chính không thôi cũng đủ để làm người tiêu thụ
tránh xa việc sử dụng năng lượng mặt trời. Hệ quả là tại những nước tiên tiến như
Mỹ điện lực được tạo từ năng lượng mặt trời từ các tế bào quang điện (photovoltaic
cell; photo = quang, voltaic = điện) chỉ chiếm 0,02 % Tuy nhiên, điều đáng mừng là
thị trường năng lượng mặt trời toàn cầu trị giá 10 tỷ USD/năm và tăng 30 % hằng
năm nhờ vào các kết quả nghiên cứu làm giảm giá tế bào quang điện
B.I.2. Biến năng lượng mặt trời thành điện năng.
B.I.2.a. Silicon và các chất bán dẫn vô cơ.
 Silicon nguyên chất
Vật liệu chính cho tế bào quang điện được dùng để chuyển hoán năng lượng mặt trời
thành điện năng là silicon (Si). Silicon là một nguyên tố nhiều thứ hai sau oxygen
trên quả địa cầu. Đây là cũng là một nguồn thiên nhiên phong phú gần như vô tận. Nó
chiếm gần 30 % của vỏ quả đất dưới dạng silica (SiO
2
), và là một hợp chất chính
trong cát. Nhìn xung quanh, ta thấy tính hữu dụng của silica hiện hữu từ công nghệ
"thấp" như bê tông, thủy tinh đến công nghệ cao như transistor, chip vi tính và các
linh kiện điện tử khác. Có thể nói rằng silicon, hay đi từ nguyên thủy - cát, là xương
sống của nền văn minh hiện đại. Nói khác hơn, ngoài đá cát của thiên nhiên ta thấy
sự hiện diện của nguyên tố silicon hầu hết ở tất cả mọi nơi từ những tòa nhà chọc trời
đến những linh kiện điện tử thu nhỏ cho máy vi tính ở thang nanomét (nhỏ hơn sợi
tóc 100.000 lần).
Silicon có một số tính chất hóa học đặc biệt, trong đó đặc biệt nhất là có cấu trúc
dạng tinh thể. Một nguyên tử silicon có 14 electron, sắp xếp trên 3 lớp khác nhau. Hai
11
lớp nằm trong cùng (nằm gần hạt nhân) thì được lấp đầy hoàn toàn, tuy nhiên lớp
ngoài cùng thì chỉ được lấp đầy một nửa và chỉ có 4 electron. Một nguyên tử silicon
luôn có xu hướng lấp đầy hoàn toàn lớp ngoài cùng của nó (cần phải có 8 electron),
để làm được việc đó nó phải chia sẻ các electron ở lớp ngòai cùng của mình với 4
nguyên tử silicon lân cận. Điều này cũng giống như mỗi nguyên tử silicon “bắt tay”
với các “hàng xóm” của mình, trong trường hợp này thì mỗi nguyên tử silicon có 4
cánh tay bắt với 4 “hàng xóm”. Đó chính là cấu trúc dạng tinh thể và cấu trúc này rất
quan trọng đối với các tấm panel.
Năm mươi năm trước, cùng một lúc với sự phát minh của silicon transistor, pin mặt
trời (hay là pin quang điện) silicon được chế tạo tại Bell Labs (Mỹ). Pin này có khả
năng chuyển hoán năng lượng mặt trời sang điện năng với hiệu suất là 6 %. Một con
số tương đối nhỏ so với hiệu suất lý thuyết tối đa cho silicon là 31 %, nhưng đây là
một thành quả rất ấn tượng cho bước đầu nghiên cứu của pin mặt trời. Nhóm nghiên
cứu của giáo sư Martin Green (University of New South Wales, Úc) hiện nay đã đạt
kỷ lục 24,7 %.
Cho đến ngày hôm nay những đặc tính cơ bản của pin quang điện mặt trời nầy vẫn
không có nhiều thay đổi; 95 % các hệ thống, dụng cụ dùng tế bào quang điện chế tạo
từ silicon với hiệu suất trung bình 15 %. Có ba loại silicon được làm pin mặt trời:
đơn tinh thể (monocrystalline), đa tinh thể (polycrystalline) và vô định hình
(amorphous). Phần lớn các pin mặt trời hiện nay xuất hiện trên thương trường vẫn là
pin của thế hệ thứ nhất (first-generation cell) dùng silicon đơn tinh thể có hiệu suất
chuyển hoán 18 %. Sản phẩm đòi hỏi silicon đơn tinh thể phải có độ nguyên chất đạt
đến 99,9999 % (6 con số 9) thậm chí 99,999999999 % (11 con số 9), và quá trình chế
tạo cần nhiệt độ cao để làm tan chảy silicon. Độ nguyên chất phải ở mực gần như
tuyệt đối để bảo đảm sự di động dễ dàng của điện tử tạo ra dòng điện. Hai yêu cầu
khó khăn này đẩy giá thành lên cao và vì vậy không được áp dụng rộng khắp.
Pin dùng silicon đa tinh thể và vô định hình thuộc thế hệ thứ hai. Silicon đa tinh thể
được chế tạo ít tốn kém hơn vì không cần đạt đến độ nguyên chất như đơn tinh
thể. Nhưng đa tinh thể có nhiều đường biên tinh thể (crystalline boundary) cản trở sự
12
di động của điện tử làm giảm hiệu suất của pin (12 – 15 %). Ngoài ra, silicon vô định
hình có thể được xem là vật liệu trong việc sản xuất pin mặt trời giá rẻ. Một trong
những ưu điểm là khác với silicon tinh thể, silicon vô định hình có thể làm thành
phim mỏng vừa ít tốn kém nguyên liệu vừa có khả năng hấp thụ năng lượng mặt trời
cao hơn 40 lần silicon đơn tinh thể; phim silicon dày 1 µm có thể hấp thụ gần 90 %
bức xạ mặt trời. Tuy nhiên, vì bản chất vô định hình hiệu suất chuyển hoán thành
điện chỉ bằng phân nửa hiệu suất của silicon đơn tinh thể. Điều nầy cũng dễ hiểu. Vô
định hình như một nắm tóc rối nùi, trong khi tinh thể như một mái tóc được chải
mượt mà. Hiệu suất tùy vào sự di động của điện tử và sự di động này tạo ra dòng
điện. Đương nhiên độ đi dộng của điện tử trong một môi trường có một trật tự cao
hơn trong một không gian vô định hình ngoằn ngoèo như một mê cung. Dù vậy,
silicon vô định hình vẫn là loại vật liệu được ưa chuộng nhờ vào giá rẻ để chế tạo mái
ngói hoặc các panô (panel) quang điện cho nhà ở hoặc các cao ốc, công thự. Ngoài
silicon vô định hình với lợi điểm tạo thành phim mỏng, pin mặt trời thuộc thế hệ thứ
hai bao gồm các loại hợp chất bán dẫn như indium dislenide đồng và cadmium
telluride được phủ lên thủy tinh. Các loại bán dẫn nầy có giá rẻ hơn rất nhiều so với
silicon đơn phân tử nhưng có khuyết tật cấu trúc nên hiệu suất không cao.
Việc phát triển mọi ngành công nghệ đều tập trung vào việc giảm giá thành. Công
nghệ pin mặt trời cũng không phải là ngoại lệ. Ngoài việc phổ cập hóa silicon vô định
hình, cải thiện quá trình sản xuất silicon đơn tinh thể đã làm giảm giá vật liệu nầy.
Nhờ vậy, giá điện mặt trời đã giảm 20 lần trong 30 năm qua. Nếu chiều hướng nầy
tiếp tục thì trong vòng 25 năm tới giá sẽ giảm đến 0,02 $ /kWh. Với sự trợ giúp
của công nghệ nano người ta dự đoán rằng đến năm 2050 thì năng lượng mặt trời sẽ
cung ứng 25 % nhu cầu năng lượng của nhân loại.
 Silicon có pha tạp chất
Silicon nguyên chất là một chất dẫn điện kém vì nó không có các electron chuyển
động tự do giống như trong những chất dẫn điện tốt như đồng chẳng hạn. Thay vào
đó, các electron của silicon nguyên chất bị giữ chặt bên trong các mạng tinh thể. Vì
thế các tấm panel mặt trời không làm từ silicon nguyên chất mà làm từ silicon có pha
13
thêm tạp chất, trong đó những nguyên tử khác sẽ trộn lẫn với các nguyên tử silicon và
làm thay đổi tính chất của silicon. Chúng ta thường nghĩ rằng tạp chất là những chất
gây ra những tác dụng không như mong muốn, thậm chí là những rắc rối, nhưng
trong trường hợp này, các tấm panel của chúng ta không thể làm việc nếu không có
chúng. Hàm lượng của tạp chất bên trong silicon là rất ít, ví dụ tạp chất là photpho thì
tỉ lệ về số lượng nguyên tử photpho so với số lượng nguyên tử silicon có thể là một
phần triệu. Nguyên tử photpho có 5 electron ở lớp ngoài cùng chứ không phải 4
electron như nguyên tử silicon. Các nguyên tử photpho vẫn liên kết với các nguyên tử
silicon ở lân cận, nhưng trong trường hợp này, nguyên tử photpho vẫn còn thừa ra
một electron chưa liên kết với nguyên tử khác. Electron này sẽ không high thành liên
kết nhưng vẫn có một hạt proton mang điện tích dương nằm ở bên trong hạt nhân
nguyên tử photpho giữ nó lại mà không cho nó chuyển động tự do.
Khi ta cung cấp năng lượng cho silicon nguyên chất ví dụ như nhiệt lượng chẳng hạn,
năng lượng này sẽ làm cho một số electron bẻ gãy liên kết với nguyên tử của chúng,
rời khỏi nguyên tử và trở thành các electron chuyển động tự do. Khi mỗi electron bức
khỏi nguyên tử là một lỗ trống được high thành. Các electron sau khi bức khỏi
nguyên tử sẽ chuyển động một cách hỗn loạn xung quanh các nút mạng tinh thể và
tìm kiếm một lỗ trống khác để lấp vào. Những electron này được gọi là các electron
dẫn tự do và có thể mang dòng điện tích đi. Có rất ít những electron như thế bên
trong silicon nguyên chất, tuy nhiên những elctron này lại không thực sự hữu dụng.
Đối với silicon có pha tạp chất với các nguyên tử photpho trộn lẫn bên trong thì câu
chuyện lại khác. Nó tốn ít năng lượng hơn trường hợp trên rất nhiều để bức các
electron “thừa” ra khỏi các nguyên tử photpho bởi vì những ectron này không bị giữ
chặt trong các liên kết (các nguyên tử lân cận không liên kết với nó). Kết quả là hầu
hết các electron này sẽ được “giải phóng” ra khỏi nguyên tử, vì thế chúng ta sẽ có
nhiều electron dẫn tự do hơn so với trường hợp siliocn nguyên nguyên chất. Quá
trình thêm tạp chất với mục đích như trên gọi là quá trình kích thích, và khi tạp chất
mà chúng ta thêm vào là photpho thì silicon được gọi là là loại N (N là viết tắt của
14
negative) do trong silicon lúc này có nhiều ectron tự do. Silicon loại N dẫn điện tốt
hơn silicon nguyên chất rất nhiều.
Chỉ một phần của tấm panel
làm bằng chất bán dẫn loại
N, phần khác được làm bằng
chất bán dẫn loại P, đó chính
là silicon nguyên chất được
pha thêm boron, trong đó
boron là chất mà nguyên tử
chỉ có 3 electron ở lớp ngoài
cùng. Thay vì có những
electron tự do như silcon loại
N, silicon loại P (P viết tắt
cho chữ positive) có những
lỗ trống tự do, những lỗ
trống này thực chất ra chỉ là
các nút mạng bị mất electron,
vì thế các lỗ trống sẽ mang
điện tích trái với điện tích của electron, tức là mang điện dương. Các lỗ trống này
cũng di chuyển tự do như các electron tự do.
Điều kì thú sẽ xảy ra khi ta đặt silicon loại N và loại P tiếp xúc với nhau, một điện
trường sẽ xuất hiện bên trong các tấm panel. Các electron tự do ở phía bên silicon
loại N luôn có xu hướng tìm các lỗ trống mang điện dương để lấp vào, trong khi đó ở