1. Фотоелектричний ефект:
В основі перетворення енергії сонячних елементів лежить фотоелектричний ефект напівпровідникового PN-переходу. Коли світло падає на напівпровідниковий фотоелектричний пристрій, фотони, що мають енергію, що перевищує ширину забороненої зони кремнію, проходять через антиотражательную плівку до кремнію, а фотогенеровані електронно-діркові пари збуджуються в N-області, області виснаження і P область.
Зона виснаження: фотогенеровані електрони - парні ділянки відразу ж розділені вбудованим електричним полем після того, як вони генеруються в зоні виснаження, фотогенеровані електрони направляються в N-область, а фотогенеровані отвори виштовхуються в P-область. Відповідно до умови апроксимації виснаження, концентрація носіїв на межі області виснаження становить приблизно 0, тобто p = n = 0.
У N-області: фотогенеровані електрони - після утворення парової пари фотогенерований отвір дифундує до межі pn-переходу. Як тільки він досягає межі PN-переходу, він негайно піддається вбудованому електричному полю, і тягнеться силою електричного поля, щоб зробити його дрейфом. Область надходить у область P, а фотогенеровані електрони (кілька під-) залишаються в області N.
У регіоні Р: фотогенеровані електрони (маленькі діти) спочатку входять в N-область з-за дифузії, а потім дрейфу через дрейф, і фотогенеровані отвори (кілька под-) залишаються в P-області. Таким чином, накопичення позитивних і негативних зарядів формується з обох сторін pn переходу, так що N область зберігає надлишкові електрони, а область P має надлишкові отвори. Таким чином, утворюється фотогенерований електричне поле, що має вбудований електричне поле в протилежному напрямку.
1. Крім часткового скасування ефекту бар'єрного електричного поля фотогенеровані електричні поля також роблять P-область позитивно зарядженою, N-область негативно заряджена, а тонкий шар між N-областю і P-областю створює електрорушійну силу, що є фотоелектричним ефектом. Коли акумулятор підключений до навантаження, фотострум витікає з навантаження P-зони в N-зону, а вихідна потужність отримується в навантаженні.
2. Якщо PN-перехід відкритий на обох кінцях, може бути виміряна електрорушійна сила, яка називається напругою Uoc розімкнутого ланцюга. Типова напруга розімкнутого ланцюга для клітин кристалічного кремнію становить 0,5-0,6В.
3. Якщо зовнішній контур замикається, то через зовнішній контур протікає фотострум, пропорційний падаючої енергії світла. Цей струм називається струмом струму Isc.
Фактори, що впливають на фотострум:
1. Чим більше електронно-діркових пар, породжених світлом в інтерфейсному шарі, тим більше струм.
2. Чим більше світлова енергія поглинається інтерфейсним шаром, тим більша площа інтерфейсу, тобто чим більше площа батареї, тим більше струм у сонячному елементі.
3. Зона N, зона виснаження та зона P сонячного елемента можуть генерувати фотогенеровані носії;
4. Фотогенеровані носії в кожній зоні повинні пройти через зону виснаження перед рекомбінацією, щоб внести свій внесок до фотоструму. Тому фактичний фотогенерований струм повинен враховувати різні фактори, такі як генерація і рекомбінація, дифузія і дрейф в кожній зоні.