ре початок від англійських слів positive (позитивний) і negative (негативний). Отримують різні типи провідності шляхом зміни типу введених в напівпровідник домішок. Так, наприклад, атоми III групи Періодичної системи Д.І. Менделєєва, введені в кристалічну решітку кремнію, надають останньому діркову (позитивну) провідність, а домішки V групи - електронну (негативну). Контакт p-або n-напівпровідників призводить до утворення між ними контактного електричного поля, що грає надзвичайно важливу роль в роботі сонячного фотоелемента. Пояснимо причину виникнення контактної різниці потенціалів. При з'єднанні в одному монокристалі напівпровідників p-і n-типу виникає дифузійний потік електронів з напівпровідника n-типу в напівпровідник p-типу і, навпаки, потік дірок з p-в n-напівпровідник. У результаті такого процесу прилегла до pn переходу частина напівпровідника p-типу буде заряджатися негативно, а прилегла до pn переходу частина напівпровідника n-типу, навпаки, придбає позитивний заряд. Таким чином, поблизу pn переходу утворюється подвійний заряджений шар, який протидіє процесу дифузії електронів і дірок. Дійсно, дифузія прагне створити потік електронів з n-області в p-область, а поле зарядженого шару, навпаки, - повернути електрони в n-область. Аналогічним чином поле в pn переході протидіє дифузії дірок з p-в n-область. В результаті двох процесів, що діють в протилежні сторони (дифузії і руху носіїв струму в електричному полі), встановлюється стаціонарний, рівноважний стан: на кордоні виникає заряджений шар, що перешкоджає проникненню електронів з n-напівпровідника, а дірок з p-напівпровідника. Іншими словами, в області pn переходу виникає енергетичний (потенційний) бар'єр, для подолання якого електрони з n-напівпровідника і дірки з p-напівпровідника повинні витратити певну енергію. Не зупиняючись на описі електричних характеристик pn переходу, який широко використовується в випрямлячах, транзисторах і інших напівпровідникових приладах, розглянемо роботу pn переходу в фотоелементах.
При поглинанні світла в напівпровіднику збуджуються електронно-діркові пари. В однорідному напівпровіднику фотозбудженого збільшує тільки енергію електронів і дірок, не розділяючи їх у просторі, тобто електрони і дірки розділяються в «просторі енергій», але залишаються поруч в геометричному просторі. Для розділення носіїв струму і появи фотоелектродвіжущей сили (фотоЕДС) повинна існувати додаткова сила. Найбільш ефективне розділення нерівноважних носіїв має місце саме в області pn переходу (рис. 2). Генеровані поблизу pn переходу «неосновні» носії (дірки в n-напівпровіднику і електрони в p-напівпровіднику) дифундують до pn переходу, підхоплюються полем pn переходу і викидаються в напівпровідник, в якому вони стають основними носіями: електрони будуть локалізуватися в напівпровіднику n-типу, а дірки - в напівпровіднику p-типу. В результаті напівпровідник p-типу отримує надлишковий позитивний заряд, а напівпровідник n-типу - негативний. Між n-і p-областями фотоелемента виникає різниця потенціалів - фотоЕДС. Полярність фотоЕДС відповідає «прямому» зміщення pn переходу, яке знижує висоту бар'єру і сприяє інжекції дірок з p-області в n-область і електронів з n-області в p-область. У результаті дії цих двох протилежних механізмів - накопичення носіїв струму під дією світла і їх відтоку через пониження висоти потенційного бар'єру - при різній інтенсивності світла встановлюється різна величина фотоЕДС. При цьому величина фот...
