Verarmungszone
Die Verarmungszone, auch als Raumladungszone bezeichnet, ist ein fundamentaler Bestandteil einer Solarzelle und spielt eine wichtige Rolle in der Photovoltaik. Sie entsteht am Übergang zwischen einer n-dotierten und einer p-dotierten Schicht in einem Halbleitermaterial wie Silizium, das häufig in Solarzellen verwendet wird.
In der Verarmungszone gibt es wenige freie Ladungsträger, da die Elektronen aus dem n-dotierten Gebiet (wo sie in der Überzahl sind) zu den Löchern im p-dotierten Gebiet (wo Elektronen fehlen) diffundieren. Dies führt zu einer elektrischen Feldbildung, die eine weitere Diffusion von Elektronen verhindert.
Wenn Licht auf die Solarzelle fällt und genügend Energie hat (mindestens die Bandlücke des Halbleiters), kann es Elektronen aus dem Valenzband ins Leitungsband heben. Erfolgt diese Anregung in der Verarmungszone, wird das Elektron durch das elektrische Feld in Richtung des n-Gebiets gezogen, während das Loch (die positiv geladene Fehlstelle, die durch das hochgehobene Elektron entstanden ist) in Richtung des p-Gebiets wandert.
Diese Trennung von Ladungen ermöglicht es, einen elektrischen Strom zu erzeugen, wenn ein externer Stromkreis angeschlossen wird.