Une zone d'appauvrissement, également appelée région d'appauvrissement ou région de charge d'espace, est une zone où il n'y a pas de porteurs libres. Pour en savoir plus, il est nécessaire de comprendre les principes fondamentaux des cellules solaires.
Les cellules solaires inorganiques sont principalement composées de silicium dopé, bien que des nanomatériaux puissent désormais être utilisés. Le silicium de type p et de type n sont généralement associés pour former des jonctions dans les cellules solaires. Par comparaison, les matériaux dopés de type n possèdent des atomes avec un électron supplémentaire dans leur réseau atomique, tandis que les matériaux dopés de type p possèdent des atomes avec un électron en moins. Ceci entraîne la création d'électrons et de trous supplémentaires, respectivement, pour les matériaux de type n et de type p.
Le mécanisme de conversion d'énergie met en jeu les deux types de porteurs de charge. Les jonctions d'une cellule photovoltaïque doivent être constituées de matériaux spécifiques pour être capables de subir l' effet photoélectrique , c'est-à-dire la formation d'une tension en présence de lumière.
Ces deux matériaux à base de silicium dopé s'associent pour former une jonction semi-conductrice lorsqu'ils sont placés à proximité l'un de l'autre. On observe une forte concentration de trous d'un côté de cette jonction et une forte concentration d'électrons de l'autre.
La zone d'appauvrissement, une région électriquement neutre prise en sandwich entre ces deux régions porteuses de charge, sert d'interface de jonction entre elles. Lorsque la cellule photovoltaïque ne reçoit pas de lumière solaire, la zone d'appauvrissement se développe.
Certains électrons et trous interagissent et se regroupent pour former la zone de déplétion. Afin de maintenir les autres porteurs de charge à distance les uns des autres, ces porteurs s'associent pour former une espèce neutre.
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La zone neutre crée un champ électrique interne qui empêche les deux zones porteuses de charge de se mélanger complètement dans la cellule solaire, en plus de séparer les espèces chargées.
Ceci est crucial car une collision totale entre ces deux zones produirait une substance électriquement totalement neutre qui ne fonctionnerait pas comme prévu.
Cela est dû au fait qu’un matériau électriquement neutre ne produirait pas de courant électrique, et la migration de ces charges en réponse à une stimulation lumineuse est ce qui fait fonctionner les cellules solaires et produit de l’énergie photovoltaïque.
