1. Effetto fotovoltaico:
La base della conversione dell'energia delle celle solari è l'effetto fotovoltaico della giunzione PN dei semiconduttori. Quando la luce è incidente sul dispositivo fotovoltaico a semiconduttore, i fotoni che hanno energia maggiore della larghezza di banda proibita di silicio passano attraverso il film antiriflesso nel silicio, e coppie elettrone-foro fotogenerate sono eccitate nella regione N, nella regione di svuotamento e Regione P
Zona di esaurimento: elettroni fotogenerati - Le coppie di fori vengono immediatamente separate dal campo elettrico incorporato dopo che sono state generate nella regione di esaurimento, gli elettroni fotogenerati vengono inviati alla regione N e i fori fotogenerati vengono spinti nella regione P. Secondo la condizione di approssimazione di esaurimento, la concentrazione di portatore al confine della regione di svuotamento è approssimativamente 0, cioè p = n = 0.
Nella regione N: elettroni fotogenerati - dopo che la coppia di fori è stata generata, il foro fotogenerato si diffonde al confine della giunzione pn. Una volta raggiunto il confine della giunzione PN, viene immediatamente sottoposto al campo elettrico incorporato e viene trascinato dalla forza del campo elettrico per farlo andare alla deriva. L'area entra nell'area P e gli elettroni fotogenerati (più sotto) rimangono nell'area N.
Nella regione P: gli elettroni fotogenici (bambini piccoli) entrano per la prima volta nella regione N a causa della diffusione, quindi si spostano a causa della deriva, mentre i fori fotogenerati (più sotto) rimangono nella regione P. Quindi, un accumulo di cariche positive e negative è formato su entrambi i lati della giunzione pn, in modo che la regione N immagazzini elettroni in eccesso e la regione P abbia fori in eccesso. In tal modo, viene formato un campo elettrico foto-generato avente un campo elettrico incorporato nella direzione opposta.
1. Oltre a annullare parzialmente l'effetto del campo elettrico barriera, il campo elettrico fotogenerato rende anche la regione P caricata positivamente, la regione N caricata negativamente, e lo strato sottile tra la regione N e la regione P genera una forza elettromotrice, che è l'effetto fotovoltaico. Quando la batteria è collegata a un carico, la fotocorrente fluisce dal carico della zona P alla zona N e la potenza viene ottenuta nel carico.
2. Se la giunzione PN è aperta a entrambe le estremità, è possibile misurare la forza elettromotrice, che è chiamata tensione a circuito aperto Uoc. La tipica tensione a circuito aperto per le celle di silicio cristallino è compresa tra 0,5 e 0,6 V.
3. Se il circuito esterno è cortocircuitato, una fotocorrente proporzionale all'energia della luce incidente attraversa il circuito esterno. Questa corrente è chiamata path isc corrente.
Fattori che influenzano la fotocorrente:
1. Più coppie di elettroni / buchi generate dalla luce nello strato di interfaccia, maggiore è la corrente.
2. Maggiore è l'energia luminosa assorbita dallo strato di interfaccia, maggiore è l'area dell'interfaccia, ovvero maggiore è l'area della batteria, maggiore è la corrente formata nella cella solare.
3. La zona N, la zona di svuotamento e la zona P della cella solare possono generare portanti fotogenerati;
4. I vettori foto-generati in ciascuna zona devono passare attraverso la zona di svuotamento prima che la ricombinazione contribuisca alla fotocorrente. Pertanto, la corrente generata dalla foto deve tenere conto di vari fattori come generazione e ricombinazione, diffusione e deriva in ciascuna zona.