Princip vzniku elektřiny - přechod PN

Obr. Řez fotovoltaickým článkem
Řez článkem

V polovodičovém krystalu vazbu mezi atomy zprostředkovávají elektrony z obalu atomu, které vytvářejí spolu s elektrony sousedních atomů pevnou vazbu. K uvolnění elektronu z vazby je potřeba určité energie, kterou dodají dopadající fotony - ty musí mít však energii větší, než je tato vazební energie, aby uvolnily elektrony z této vazby tak, že se elektron začne volně pohybovat v krystalu. Na místě uvolněného elektronu zůstává neobsazený stav – díra. Zde mohou přeskakovat sousední elektrony. Tímto způsobem se může tento neobsazený stav pohybovat krystalem jako kladný náboj. Mluvíme proto o vytvoření páru elektron - díra interakcí s fotonem. Elektron se může vrátit zpátky do neobsazeného stavu ve vazbě, v takovém případě mluvíme o rekombinaci elektronu a díry.

Pokud v krystalu existuje nehomogenita, se kterou je spojeno vnitřní elektrické pole – takovou nehomogenitou může být třeba přechod PN, jsou tímto elektrickým polem rozděleny páry elektron – díra a to tak, že elektrony jsou urychleny do oblasti N a díry do oblasti typu P.

Tímto způsobem se oblast typu N nabíjí záporně a oblast typu P kladně tak, že na osvětleném polovodiči s přechodem PN vzniká fotovoltaické napětí. Připojí-li se mezi tyto oblasti spotřebič, protéká jím stejnosměrný proud, který může vykonávat užitečnou práci. Velikost proudu procházejícího elektrickým obvodem závisí jednak na intenzitě ozáření článku a dále pak na ploše článku a na jeho účinnosti.

Zdroje informací

Slunce ve školách a jak dál