Внутри панели есть граница, которая задаёт зарядам направление
Сам по себе освобождённый светом электрон ещё не создаёт полезного тока: он может вскоре вернуться на прежнее место. Чтобы этого не произошло, в солнечной ячейке используют кремний двух типов. В одном слое добавлены примеси, создающие избыток электронов, в другом — примеси, из-за которых появляются «дырки», то есть места, где электронов не хватает.
На стыке слоёв возникает электрическое поле. Когда свет выбивает электрон, это поле разводит электрон и оставшуюся дырку в разные стороны. Если соединить контакты ячейки проводом, электроны идут по внешней цепи и могут передать энергию устройству, прежде чем вернуться к другому слою. Полезный ток появляется благодаря не только свету, но и встроенному полю, которое не даёт зарядам сразу соединиться обратно.
Почему панель выдаёт не любой ток
Чтобы освободить электрон, фотону нужно передать достаточно энергии. Слишком слабый фотон не создаст пару «электрон — дырка», а избыточная энергия не обязательно целиком превратится в электричество: часть уходит в нагрев. Поэтому материал ячейки и условия освещения влияют на то, сколько энергии удаётся получить.
Одна ячейка даёт сравнительно небольшое напряжение, поэтому множество ячеек объединяют в панели. Они производят постоянный ток — электроны в цепи движутся в одном направлении. Для питания обычных домашних приборов его обычно преобразуют в переменный ток с помощью инвертора. Так путь энергии продолжается уже за пределами кремния: от света — через разделение зарядов и провод — к работающему устройству.
