1. Il materiale a semiconduttore:
* Le fotocellule sono realizzate con un materiale speciale chiamato semiconduttore , spesso silicio. I semiconduttori hanno una proprietà unica in cui possono agire come conduttori e isolanti a seconda delle condizioni.
2. Doping:
* Per migliorare la loro conduttività, i semiconduttori sono drogati con impurità. Questo crea due tipi di materiali:
* N-Type: Drogato con elementi che forniscono elettroni extra (come il fosforo).
* P-Type: Drogato con elementi che creano "buchi" (elettroni mancanti) (come il boro).
3. La giunzione P-N:
* Un semiconduttore di tipo P è unito a un semiconduttore di tipo n per formare una giunzione p-n . Alla giunzione, gli elettroni dal materiale di tipo N si diffondono nel tipo P e i fori dal tipo P si diffondono nel tipo N. Questo crea una regione di deplezione dove non ci sono vettori di addebito gratuiti.
4. Assorbimento della luce:
* Quando la luce colpisce la fotocellula, i fotoni (particelle di luce) vengono assorbiti dal materiale a semiconduttore.
5. Coppie di fori elettronici:
* I fotoni assorbiti eccitano gli elettroni nel materiale a semiconduttore, facendoli saltare a un livello di energia più elevato. Questo crea coppie di buche elettroniche - Un elettrone libero e un "foro" lasciato indietro nel reticolo di cristallo del semiconduttore.
6. Il campo elettrico:
* La giunzione P-N crea un campo elettrico che spinge gli elettroni liberi verso il lato di tipo N e i fori verso il lato di tipo P.
7. Flusso di corrente:
* Con un circuito esterno collegato, il campo elettrico spinge gli elettroni a fluire attraverso il circuito, creando una corrente elettrica. Questa corrente è il risultato diretto della conversione dell'energia luminosa in energia elettrica.
In sintesi:
Le fotocelle funzionano utilizzando l'effetto fotoelettrico per generare energia elettrica dalla luce. I componenti chiave sono il materiale a semiconduttore, il doping, la giunzione P-N e l'assorbimento della luce. Quando i fotoni colpiscono il semiconduttore, creano coppie a buco elettronico, che vengono quindi separate dal campo elettrico alla giunzione P-N. Questo flusso di elettroni attraverso un circuito esterno costituisce energia elettrica.
