Die Raumladungszone ist ein zentraler Bestandteil einer Solarzelle und spielt eine entscheidende Rolle in der Photovoltaik. Sie entsteht an der Grenzfläche zwischen einer n-dotierten und einer p-dotierten Schicht, die zusammen einen sogenannten p-n-Übergang bilden.

Eine n-dotierte Schicht enthält überschüssige Elektronen, während eine p-dotierte Schicht überschüssige „Löcher“ oder positive Ladungsträger hat. Wenn diese beiden Schichten zusammenkommen, diffundieren Elektronen aus der n-Schicht in die p-Schicht und füllen die Löcher. Dies schafft eine Region ohne freie Ladungsträger, die als Raumladungszone bezeichnet wird.

In der Raumladungszone bildet sich ein elektrisches Feld, das durch die Bewegung der Elektronen und Löcher erzeugt wird. Dieses Feld wirkt der weiteren Diffusion von Elektronen entgegen und führt zur Bildung einer Spannung an der Grenzfläche.

Wenn Licht auf die Solarzelle trifft, können die Photonen Elektronen aus ihren Bindungen lösen und Elektronen-Loch-Paare erzeugen. Dieser Prozess wird als photovoltaischer Effekt bezeichnet. Die durch das elektrische Feld erzeugte Kraft treibt die Elektronen und Löcher in entgegengesetzte Richtungen und verhindert ihre Rekombination.

Die Elektronen bewegen sich zur n-Schicht und die Löcher zur p-Schicht. Dieser Fluss von Ladungsträgern erzeugt einen Strom, der dann genutzt werden kann, um elektrische Geräte zu betreiben oder in einem Energiespeichersystem gespeichert zu werden.