نحوه تولیدبرق توسط سلولهای خورشیدی

هر سلول خورشیدی از یک کریستال سیلیکونی تشکیل شده است در واقع یک شبکه کوالانسی از اتمxadهای سیلیکون میxadباشد، چنانچه سیلیکون خالص باشد هر اتم سیلیکون با به اشتراک گذاشتن الکترونxadهای لایه ظرفیت با اتم کناری تشکیل یک شبکه کوالانسی میxadدهند در این حالت چنانچه این الکترونxadها انرژی جذب نمایند و این انرژی از انرژی پیوندی بیشتر باشد این پیوندها شکسته و این الکترونxadها میxadتوانند به صورت آزاد در این شبکه حرکت کنند، به این هدایت، هدایت درونی و یا ذاتی گفته میxadشود و در مجموع صفر خواهد بود. شکل زیر این موضوع را نشان میxadدهد.

به منظور تولید جریان از یک اتم ناخالصی استفاده میxadنمایند که این اتم ناخالصی میxadتواند دارای الکترون اضافی در لایه ظرفیت و یا کمتر نسبت به سیلیکون باشد. چنانچه اتم اضافهxadشده دارای الکترون بیشتری باشد مانند فسفر، این اتم 4 الکترون خود را با سیلیکون به اشتراک گذاشته و الکترون اضافی میxadتواند با دریافت مقداری انرژی به صورت آزادانه حرکت کنند.

در مواردی که از اتمی با 3 الکترون در لایه ظرفیت استفاده شده است، یک حفره در واقع به وجود میxadآید و حال این حفره با الکترون اتمxadهای سیلیکون مجاور پر میxadشود و لذا یک حفره جدید در جایی دیگر تولید میxadشود. شکل زیر این امر را نشان میxadدهد.

حال فرض کنید که یک لایه و یک لایه p در کنار هم قرار گیرند در این حالت الکترونxadهای ناحیه تمایل دارند تا با حفرهxadهای ناحیه p ترکیب شوند و همین امر منجر به آن خواهد شد که در مرز تماس بین این دو لایه یک ناحیه خنثی ایجاد شود. در این ناحیه خنثی با توجه به شکل زیر یک میدان الکتریکی تولید میxadشود.

این میدان الکتریکی همانند سدی در مقابل حرکت الکترونxadها بوده و مانع از ایجاد جریان الکتریکی خواهد شد. حال اگر چنانچه نور به سطح این دو لایه بتابد الکترونxadها با جذب انرژی از پیوندها شکسته شده و چنانجه انرژی دریافتی بیش از نیروی وارده از طرف میدان ناحیه خنثی باشد جریان الکتریکی به وجود خواهدآمد.