1. Efekt fotowoltaiczny:
Podstawą konwersji energii ogniw słonecznych jest efekt fotowoltaiczny złącza półprzewodnikowego PN. Gdy światło pada na półprzewodnikowe urządzenie fotowoltaiczne, fotony o energii większej niż zabroniona szerokość pasma krzemu przechodzą przez powłokę antyrefleksyjną do krzemu, a fotogenerowane pary elektron-dziura są wzbudzane w obszarze N, w obszarze zubożenia i w Region P.
Strefa wyczerpania: fotonegenerowane elektrony - pary otworów są natychmiast rozdzielane przez wbudowane pole elektryczne po wygenerowaniu w regionie zubożenia, fotopowstałe elektrony są wysyłane do obszaru N, a fotogenerowane dziury są wciskane w obszar P. Według warunku aproksymacji zubożenia stężenie nośnika na granicy obszaru wyczerpania wynosi w przybliżeniu 0, to jest p = n = 0.
W obszarze N: fotogenerowane elektrony - po wygenerowaniu pary dziurek, fotogenerowany otwór dyfunduje do granicy połączenia pn. Po osiągnięciu granicy węzła PN, natychmiast poddawane jest on wbudowanemu polu elektrycznemu i jest przeciągane przez siłę pola elektrycznego, aby dryfować. Obszar wchodzi w obszar P, a fotogenerowane elektrony (wiele pod-) pozostają w obszarze N.
W obszarze P: fotogenerowane elektrony (małe dzieci) najpierw wchodzą w obszar N z powodu dyfuzji, a następnie dryfują w wyniku dryftu, a fotogenerowane dziury (wiele pod-) pozostają w regionie P. Tak więc gromadzenie ładunków dodatnich i ujemnych powstaje po obu stronach złącza pn, tak że region N przechowuje nadmiar elektronów, a region P ma nadmiar dziur. W ten sposób powstaje fotogeniczne pole elektryczne mające wbudowane pole elektryczne w przeciwnym kierunku.
1. Oprócz częściowego zniesienia efektu bariery pola elektrycznego, fotogenerowane pole elektryczne powoduje również, że obszar P jest dodatnio naładowany, obszar N ujemnie naładowany, a cienka warstwa między obszarem N i regionem P wytwarza siłę elektromotoryczną, który jest efektem fotowoltaicznym. Gdy bateria jest podłączona do obciążenia, fotoprądy płyną z obciążenia strefy P do strefy N, a moc wyjściowa jest uzyskiwana w obciążeniu.
2. Jeżeli złącze PN jest otwarte na obu końcach, można zmierzyć siłę elektromotoryczną, która jest nazywana napięciem otwartego obwodu Uoc. Typowe napięcie obwodu otwartego dla krystalicznych ogniw krzemowych wynosi 0,5 do 0,6 V.
3. W przypadku zwarcia zewnętrznego obwodu, przez obwód zewnętrzny przepływa proporcjonalna do światła padającego energia światła. Ten prąd nazywa się ścieżką prądu Isc.
Czynniki wpływające na funkcję fotoprądową:
1. Im więcej par elektron-dziura wytwarzanych przez światło w warstwie interfejsu, tym większy prąd.
2. Im więcej energii światła jest absorbowane przez warstwę interfejsu, tym większy obszar interfejsu, tj. Im większy obszar baterii, tym większy prąd powstaje w ogniwie słonecznym.
3. Strefa N, strefa wyczerpania i strefa P ogniwa słonecznego mogą wytwarzać fotogenerowane nośniki;
4. Photo generowane nośniki w każdej strefie muszą przejść przez strefę wyczerpania przed rekombinacją, aby przyczynić się do fotoprądu. Dlatego faktyczny prąd generowany przez zdjęcie musi uwzględniać różne czynniki, takie jak generowanie i rekombinacja, dyfuzja i dryfowanie w każdej strefie.