Een verarmingszone, ook wel depletiegebied of ruimteladingsgebied genoemd, is een zone waar geen vrije ladingdragers zijn. Om hier meer over te weten te komen, moet je de onderliggende principes van zonnecellen begrijpen.
Anorganische zonnecellen bestaan voornamelijk uit gedoteerd silicium, hoewel tegenwoordig ook nanomaterialen kunnen worden gebruikt. P-type en n-type silicium worden doorgaans gecombineerd om juncties in zonnecellen te vormen. Ter vergelijking: n-type gedoteerde materialen hebben atomen met een extra elektron in hun atoomrooster, terwijl p-type gedoteerde materialen atomen hebben met een elektron minder. Dit resulteert in de vorming van respectievelijk extra elektronen en gaten in n-type en p-type materialen.
Het energieomzettingsmechanisme omvat beide ladingsdragers. De juncties in een fotovoltaïsche cel kunnen alleen van specifieke materialen worden gemaakt, omdat ze het foto-elektrisch effect moeten kunnen ondergaan , dat wil zeggen de vorming van een spanning in aanwezigheid van licht.
Deze twee gedoteerde siliciummaterialen vormen een halfgeleidende junctie wanneer ze dicht bij elkaar worden geplaatst. Aan de ene kant van deze junctie bevindt zich een overvloed aan gaten, en aan de andere kant een overvloed aan elektronen.
De verarmingszone, een elektrisch neutraal gebied tussen deze twee ladingdragergebieden, fungeert als de verbindingsinterface tussen beide. Wanneer de fotovoltaïsche cel geen zonlicht ontvangt, ontstaat de verarmingszone.
Sommige elektronen en gaten reageren met elkaar en vormen samen de depletiezone. Om de andere ladingsdragers van elkaar gescheiden te houden, combineren beide ladingsdragers zich tot een neutrale deeltje.
Lees ook: Wat is diëlektrische constante (ε)?
De neutrale zone creëert een intern elektrisch veld dat verhindert dat de twee ladingdragergebieden in de zonnecel volledig met elkaar vermengen. Bovendien worden de geladen soorten van elkaar gescheiden.
Dit is cruciaal, omdat een volledige botsing tussen deze twee zones een elektrisch volledig neutrale substantie zou opleveren die niet zou functioneren zoals bedoeld.
Dit komt doordat een elektrisch neutraal materiaal geen elektrische stroom zou opwekken. De migratie van deze ladingen als reactie op lichtstimulatie zorgt ervoor dat zonnecellen functioneren en fotovoltaïsche energie produceren.
