ище, ніж концентрація домішки в базовому (первинному монокристалі) матеріалі, щоб нейтралізувати наявні там основні вільні носії заряду і створити провідність протилежного знака. Біля кордону n-і p-шарів в результаті перетікання зарядів утворюються збіднені зони з нескомпенсований об'ємним позитивним зарядом в n-шарі і об'ємним негативним зарядом в p-шарі. Ці зони в сукупності і утворюють pn-перехід. Виниклий на переході потенційний бар'єр (контактна різниця потенціалів) перешкоджає проходженню основних носіїв заряду, тобто електронів з боку p-шару, але безперешкодно пропускають неосновні носії в протилежних напрямках. Ця властивість pn-переходів і визначає можливість отримання фото-ЕРС при опроміненні ФЕП сонячним світлом. Створені світлом в обох шарах ФЕП нерівноважні носії заряду (електронно-діркові пари) поділяються на pn-переході: неосновні носії (т.е.електрони) вільно проходять через перехід, а основні (дірки) затримуються. Таким чином, під дією сонячного випромінювання через pn-перехід в обох напрямках буде протікати струм нерівноважних неосновних носіїв заряду-фотоелектронів і фотодирок, що якраз і потрібно для роботи ФЕП. Якщо тепер замкнути зовнішній ланцюг, то електрони з n-шару, зробивши роботу на навантаженні, повертатимуться в p-шар і там рекомбінувати (об'єднуватися) з дірками, що рухаються всередині ФЕП в протилежному напрямку. Для збору та відведення електронів в зовнішній ланцюг на поверхні напівпровідникової структури ФЕП є контактна система. На передній, освітленої поверхні перетворювача контакти виконуються у вигляді сітки або гребінки, а на тильній можуть бути суцільними. Основні необоротні втрати енергії в ФЕП пов'язані з:
? відображенням сонячного випромінювання від поверхні перетворювача,
? проходженням частини випромінювання через ФЕП без поглинання в ньому,
? розсіюванням на теплових коливаннях гратки надлишкової енергії фотонів,
? рекомбінацією утворилися фотопара на поверхнях і в обсязі ФЕП,
? внутрішнім опором перетворювача,
? і деякими іншими фізичними процесами.
Для зменшення всіх видів втрат енергії в ФЕП розробляються і успішно застосовується різні заходи. До їх числа відносяться:
? використання напівпровідників з оптимальною для сонячного випромінювання шириною забороненої зони;
? спрямоване поліпшення властивостей напівпровідникової структури шляхом її оптимального легування і створення вбудованих електричних полів;
? перехід від гомогенних до гетерогенним і варізонних напівпровідникових структур;
? оптимізація конструктивних параметрів ФЕП (глибини залягання pn-переходу, товщини базового шару, частоти контактної сітки тощо);
? застосування багатофункціональних оптичних покриттів, що забезпечують просвітлення, терморегулювання і захист ФЕП від космічної радіації;
? розробка ФЕП, прозорих в довгохвильовій області сонячного спектра за краєм основної смуги поглинання;
? створення каскадних ФЕП із спеціально підібраних по ширині забороненої зони напівпровідників, що дозволяють перетворювати в кожному каскаді випромінювання, що пройшло через попередній каскад, і пр.;
Також істотного підвищення ККД ФЕП вдалося до...
