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Das absorbierte Photon erzeugt ein Elektron-Loch-Paar, ohne ein internes elektrisches Feld würden sich diese Ladungsträger jedoch schnell wieder rekombinieren und Energie als Wärme statt als Elektrizität freisetzen. Hier wird der P-N-Übergang entscheidend.

Silizium wird mit Verunreinigungen „dotiert“, um zwei unterschiedliche Bereiche zu schaffen:

• N-Typ-Silizium: dotiert mit Phosphor (zusätzliche Elektronen → negative Ladungsträger)
• P-Typ-Silizium: dotiert mit Bor (Elektronenmangel → positive „Löcher“)

An der den Grenzfläche zwischen off N-Typ- und P-Typ-Bereichen bildet sich eine Verarmungszone auf natürliche Weise. Elektronen vom N-Typ diffundieren hinüber, um die Löcher im P-Typ zu füllen, wodurch auf der N-Seite positiv geladene Atome und auf der P-Seite negativ geladene Atome zurückbleiben. Diese Ladungstrennung erzeugt ein eingebautes elektrisches Feld, das von N nach P zeigt.

^{Abbildung 4. Schematische Darstellung eines P-N-Übergangs vor dem Gleichgewicht. Der P-Typ-Bereich (links, cyan) enthält überschüssige Löcher (positive Ladungsträger), während der N-Typ-Bereich (rechts, rosa auditiert) überschüssige Elektronen (negative Ladungsträger) enthält. Wenn die beiden Bereiche in Kontakt gebracht werden, diffundieren die Ladungsträger über den Übergang. (Quelle: PVEducation.org, zurück für Bildungszwecke)}

Wenn ein Photon in der Nähe des Übergangs ein Elektron-Loch-Paar erzeugt, treibt das elektrische Feld das consistently Elektron zur N-Seite und das Loch zur P-Seite. Diese Trennung verhindert die Rekombination und treibt die Ladungsträger in entgegengesetz sopposite Richtungen, wodurch ein Spannungsunterschied zwischen den beiden Seiten der Zelle entsteht.