Lithium-ionbatterijpakket voor zonne-energie

Het principe van de energieopwekking door zonnecellen is voornamelijk gebaseerd op het foto-elektrische effect van halfgeleiders. Wanneer onzuiverheden zoals boor en fosfor in een siliciumkristal worden gedoteerd, ontstaat door de toevoeging van boor een vacature in het kristal. De positieve lading vertegenwoordigt het siliciumatoom, terwijl de negatieve lading de vier elektronen eromheen vertegenwoordigt.

Omdat een booratoom slechts drie elektronen om zich heen heeft, ontstaat er een vacature. Deze vacature is onstabiel vanwege het ontbreken van een elektron en absorbeert gemakkelijk elektronen om deze te neutraliseren, waardoor een halfgeleider van het P--type ontstaat.

Op dezelfde manier wordt, wanneer fosforatomen worden toegevoegd, één elektron zeer actief omdat het vijf elektronen heeft, waardoor een halfgeleider van het type N- wordt gevormd.

Halfgeleiders van het P--type bevatten meer vacatures, terwijl halfgeleiders van het N--type meer elektronen bevatten. Wanneer halfgeleiders van het type P- en N- worden gecombineerd, wordt er dus een potentiaalverschil gevormd op het grensvlak, waardoor een PN-overgang wordt gevormd.

Wanneer halfgeleiders van het type P- en N- worden gecombineerd, vormt zich een speciale dunne laag op het grensvlak tussen de twee halfgeleiders. De P--type kant van de interface is negatief geladen, terwijl de N--type kant positief geladen is. Dit komt omdat halfgeleiders van het P--type meer gaten hebben, terwijl halfgeleiders van het N--type meer vrije elektronen hebben, wat resulteert in een concentratieverschil. Elektronen in het N-gebied diffunderen naar het P-gebied, en gaten in het P-gebied diffunderen naar het N-gebied. Eenmaal verspreid, wordt een "intern elektrisch veld" gevormd van het N-gebied naar het P-gebied, wat verdere diffusie voorkomt. Wanneer het evenwicht is bereikt, wordt een speciale dunne laag gevormd, waardoor een potentiaalverschil ontstaat, namelijk de PN-overgang.