स्टैबलर-व्रोनस्की प्रभाव

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

हाइड्रोजनीकृत अनाकार सिलिकॉन (a-Si:H) 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 बिजली 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 रोशनी से काफी कम किया जा सकता है। हालांकि, नमूनों को 150 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म करने पर, वे प्रभाव को उल्टा कर सकते हैं।

कुछ प्रयोगात्मक परिणाम

 * फोटोकंडक्टिविटी और डार्क कंडक्टिविटी पहले कम मूल्य पर स्थिर होने से पहले तेजी से घटती है।
 * रोशनी में रुकावटों का परिवर्तन की बाद की दर पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। एक बार जब नमूना फिर से रोशन हो जाता है, तो फोटोकंडक्टिविटी गिर जाएगी जैसे कि कोई रुकावट नहीं थी।

सुझाए गए स्पष्टीकरण
स्टैबलर-व्रोन्स्की प्रभाव की सटीक 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।

ऐतिहासिक रूप से, सबसे पसंदीदा मॉडल हाइड्रोजन बॉन्ड स्विचिंग मॉडल रहा है। यह प्रस्तावित करता है कि आपतित प्रकाश द्वारा निर्मित एक इलेक्ट्रॉन-छिद्र युग्म एक कमजोर Si–Si बंध के निकट पुन: संयोजित हो सकता है, जिससे बंधन को तोड़ने के लिए पर्याप्त ऊर्जा मुक्त होती है। एक पड़ोसी एच परमाणु तब सी परमाणुओं में से एक के साथ एक नया बंधन बनाता है, जिससे एक लटकता हुआ बंधन निकल जाता है। ये झूलने वाले बंधन इलेक्ट्रॉन-छिद्र जोड़े को फंसा सकते हैं, इस प्रकार उस धारा को कम कर सकते हैं जो इससे गुजर सकती है। हालाँकि, नए प्रायोगिक साक्ष्य इस मॉडल पर संदेह कर रहे हैं। अभी हाल ही में, एच टकराव मॉडल ने प्रस्तावित किया कि दो स्थानिक रूप से अलग पुनर्संयोजन घटनाओं के कारण सी-एच बॉन्ड से मोबाइल हाइड्रोजन का उत्सर्जन होता है, जिससे दो झूलने वाले बांड बनते हैं, एक मेटास्टेबल युग्मित एच राज्य के साथ दूर के स्थान पर हाइड्रोजन परमाणुओं को बांधता है। रेफरी>

प्रभाव
एक अनाकार सिलिकॉन सौर सेल की दक्षता आमतौर पर संचालन के पहले छह महीनों के दौरान गिर जाती है। सामग्री की गुणवत्ता और उपकरण के डिजाइन के आधार पर यह गिरावट 10% से 30% तक हो सकती है। इस नुकसान का ज्यादातर हिस्सा 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। अधिकांश व्यावसायिक रूप से उपलब्ध a-Si मॉड्यूल में 10-15% रेंज में SWE गिरावट है और आपूर्तिकर्ता आमतौर पर SWE 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 नुकसान है।

SWE
को कम करने के तरीके
 * अनाकार सिलिकॉन के बजाय नैनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन का उपयोग करना
 * 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 ढेर करना। उच्च विद्युत क्षेत्र जो पतली परत में लागू होता है, SWELL को कम करता प्रतीत होता है।