Princípio de Funcionamento
A figura acima mostra uma célula fotovoltaica que é composta de uma camada
"P" e uma camada "N", que são obtidas dopando silício puro com impurezas
trivalentes ( In, B, Ga ) e pentavalentes ( Arsênio, Antimônio e Fósforo ),
respectivamente. Repare na semelhança com um diodo, inclusive apresentando uma
região de depleção.
Quando fótons atingem a célula fotovoltaica, os elétrons vão ser estimulados. se o nível de radiação for suficiente, os elétrons vão saltar para banda de condução, e no seu lugar ficarão lacunas. Esses pares elétron-lacuna serão gerados por toda parte do material, P, N, e região de depleção. Podemos notar que os elétrons da banda de condução estão se difundindo para o material "N", com isso haverá um acúmulo de cargas nas camadas "N" e "P" que é conhecido como "efeito fotovoltaico".
Aplicando tensão em uma célula que não está recebendo luz, obteremos a curva característica V - I da figura (a) acima, que é similar à curva de um diodo convencional.
No momento que temos luz, a curva se desloca para a posição 1,
figura (b). Aumentando essa quantidade de luz incidente, a curva passa a ser a 2
em pontilhado.
Onde:
Vop = Tensão para circuito aberto
Ish = Corrente curto - circuitando os terminais
Os gráficos acima mostram a relação entre esses sinais de saída e a luz incidente. Podemos notar que a característica da corrente de curto-circuito Ish é bem linear. Por esse motivo os equipamentos de medição de luz que usam células fotovoltaicas se baseiam nessa corrente e não na tensão.