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Efecto Fotoeléctrico

La colección de portadores por sí misma no da lugar a la generación de energía. Con el fin de generar energía, una tensión debe ser generada, así como una corriente. El voltaje se genera en una célula solar mediante un proceso conocido como el "efecto fotovoltaico". La colección de portadores de luz generada por la unión p-n provoca un movimiento de electrones al lado de tipo n y huecos al lado de tipo p de la unión. En condiciones de cortocircuito, no hay acumulación de cargas, ya que los portadores salen del dispositivo como corriente.

Sin embargo, si los portadores se les impide salir de la célula solar, entonces la colección de los estos portadores provoca un aumento en el número de electrones en el lado de tipo n de la unión p-n y un aumento similar de agujeros en el material de tipo p. Esta separación de la carga crea un campo eléctrico en la unión que está en oposición a la ya existente en la unión, lo que reduce el campo eléctrico neto. Dado que el campo eléctrico representa una barrera para el flujo de la corriente de difusión de polarización directa, la reducción del campo eléctrico aumenta la corriente de difusión. Un nuevo equilibrio se alcanza en el que existe un voltaje a través de la unión pn. La corriente de la célula solar es la diferencia entre  IL y la corriente de polarización directa. Bajo condiciones de circuito abierto, la polarización directa de la unión aumenta hasta un punto en el que la corriente inducida por luz se equilibra con la corriente de difusión de polarización directa y la corriente neta es cero. La tensión requerida para causar estas dos corrientes de equilibrio se llama el "voltaje de circuito abierto". La siguiente animación muestra como los portadores fluyen en condiciones de cortocircuito y circuito abierto.

Simulación del portador fluye en una célula solar bajo el equilibrio, la corriente de cortocircuito y condiciones de voltaje de circuito abierto. Tenga en cuenta las diferentes magnitudes de las corrientes que cruzan la unión. En equilibrio (es decir, en oscuridad), tanto la difusión y la deriva actual son pequeños. En condiciones de cortocircuito, la concentración de portadores minoritarios en cada lado de la unión se incrementa y la corriente de deriva, que depende del número de portadores minoritarios, se incrementa. Bajo condiciones de circuito abierto, los portadores de luz generada por polarizar la unión, aumentando así la corriente de difusión. Dado que la deriva y corriente de difusión están en dirección opuesta, no hay ninguna corriente neta de la célula solar en circuito abierto.