Quid est Effectus Photovoltaicus?

Effectus, quo lumen convertitur in electricitatem in quibusdam materialibus semiconductor, dicitur photovoltaicus effectus. Hic directe lumen in electricitatem convertit absque ullo intermedio processu. Ut demonstramus photovoltaicus effectus, assumamus crystallum silicii.
Superior pars huius blocchi impuriis donatoribus additis et inferior pars impuriis acceptoribus additis. Proinde concentratio electronorum liberae est multo maior in regione n-typica quam in p-typica, et concentratio foraminis est multo maior in regione p-typica quam in n-typica. Erunt gradientes concentrationis magnae portantium electricitatis trans lineam iunctionis blocchi. Electrona libera ex regione n-typica conantur diffundere ad regionem p-typicam et foramina in regione p-typica conantur diffundere ad regionem n-typicam in crystallum. Hoc est quia portantes electricitatis natura semper tendunt diffundi ab regione altae concentrationis ad regionem parvae. Quodcunque electrum liberum ex regione n-typica venit ad regionem p-typicam per diffusionem, relinquit ionem positivum donatoris post se in regione n-typica.

Hoc est quia quodcunque electrum liberum in regione n-typica contribuitur ab uno atomo donatoris neutrali. Similiter cum foramen diffunditur ex regione p-typica ad n-typicam, relinquit ionem negativam acceptoris post se in regione p-typica.

Cum quodcunque foramen contribuitur ab uno atomo acceptoris in regione p-typica. Ambae hae iones, id est iones donatoris et acceptoris, sunt immobiles et fixae in structura crystallina. Necesse est dicere quod illa electrona libera in regione n-typica, quae proxima sunt ad regionem p-typicam, primo diffunduntur in regionem p-typicam, consequenter creant stratum ioni positivi immobilis in regione n-typica iunctam iunctioni.

Similiter illa foramina libera in regione p-typica, quae proxima sunt ad regionem n-typicam, primo diffunduntur in regionem n-typicam, consequenter creant stratum ioni negativi immobilis in regione p-typica iunctam iunctioni. Haec strata ioni positivi et negativi creant electricum campum trans iunctionem, quod dirigitur a positivo ad negativum, id est a parte n-typica ad partem p-typicam. Nunc propter praesentiam huius campi electrici, portantes electricitatis in crystallum experientur vim ad driftare secundum directionem huius campi. Sicut scimus, carica positiva semper driftat secundum directionem campi electrici, itaque foramina positiva (si quae) in regione n-typica nunc driftant ad partem p-typicam iunctionis.

Praeterea, electrona negativa in regione p-typica (si quae) driftant ad regionem n-typicam, quia carica negativa semper driftat opposita directioni campi electrici. Trans iunctionem p-n, diffusio et drift portantium electricitatis continuant. Diffusio portantium electricitatis creat et auctificat crassitudinem barrierae potentialis trans iunctionem, et drift portantium electricitatis reducit crassitudinem barrierae. In normali conditione thermica aequilibrii et absque ullo vi externa, diffusio portantium electricitatis est aequalis et opposita drifti portantium electricitatis, itaque crassitudo barrierae potentialis manet fixa.

Nunc superficies n-typica blocchi silicii exponitur ad solem. Quaedam photones absorbuntur a blocchio silicii. Quaedam photones absorbuntur habebunt energiam maiorem quam intervallum inter bandum valentiae et conductionis electronorum valentiae atomorum silicii. Ergo, quaedam electrona valentiae in covalenti vinculo excitabuntur et saltabunt ex vinculo relictis foramine in vinculo. Sic generantur pares electrona-foramen in crystallum propter incidentem lumen. Foramina harum lucis generatarum pares electrona-foramen in parte n-typica habent probabilitatem sufficiens recombinationis cum enormibus electronis (majoritarii portantes). Ergo, cella solaris ita designatur, ut electrona vel foramina generata a lumine non habeant satis occasiones ad recombinationem cum majoritariis portantibus.

Materialis semiconductor (silicium) ita additur, ut iunctio p-n formetur in vicinitate proxima superfaciei cellae. Si pares electrona-foramen creati sunt intra unam longitudinem diffusionis minoritarii portantis, electrona pares electrona-foramen driftabunt ad regionem n-typicam et foramina pares erunt sweepata ad regionem p-typicam sub influentia campi electrici iunctionis, et ideo in media, contribuent ad currentem fluen in circuitu externo.

Declaratio: Respecta originalis, bona scripta digna participatione, si infringit contacta dele.