Uma zona de depleção, também conhecida como região de depleção ou região de carga espacial, é uma zona onde não há portadores livres. Para entender melhor isso, você precisa entender os princípios básicos das células solares.
As células solares inorgânicas são compostas principalmente de materiais de silício dopado, embora nanomateriais também possam ser empregados agora. Os silícios do tipo P e do tipo N são normalmente pareados para formar junções em células solares. Para efeito de comparação, materiais dopados do tipo n têm átomos com um elétron a mais em sua rede atômica, enquanto materiais dopados do tipo p têm átomos com um elétron a menos. Para materiais do tipo n e do tipo p, o resultado disso é a criação de elétrons e lacunas extras, respectivamente.
O mecanismo de conversão de energia envolve ambos os portadores de carga. As junções em um Fotovoltaico as células só podem ser construídas com materiais específicos porque devem ser capazes de suportar efeito fotoelétrico, que é a formação de uma voltagem na presença de luz.
Esses dois materiais de silício dopados se unem para formar uma junção semicondutora quando colocados próximos um do outro. Uma abundância de lacunas pode ser encontrada em um lado dessa junção e uma abundância de elétrons no outro.
A zona de depleção, uma região eletricamente neutra entre essas duas regiões portadoras de carga, serve como interface de junção entre elas. Quando a célula fotovoltaica não recebe luz solar, a zona de depleção se desenvolve.
Alguns dos elétrons e lacunas interagem entre si e se unem para formar a zona de depleção. Para manter os outros portadores de carga separados, ambos os portadores de carga se unem para produzir uma espécie neutra.
Leia também: O que é dielétrico (ε)?
A zona neutra cria um campo elétrico interno que impede que as duas áreas portadoras de carga se misturem completamente na célula solar, além de separar as espécies carregadas.
Isto é crucial porque uma colisão completa entre estas duas zonas produziria uma substância eletricamente totalmente neutra que não funcionaria conforme o planejado.
Isso ocorre porque um material eletricamente neutro não produziria corrente elétrica, e a migração dessas cargas em resposta à estimulação luminosa é o que faz as células solares funcionarem e produzirem energia fotovoltaica.