1. Φωτοβολταϊκό αποτέλεσμα:
Η βάση της μετατροπής της ενέργειας των ηλιακών κυψελών είναι η φωτοβολταϊκή επίδραση της διατομής PN ημιαγωγών. Όταν φθάνει το φως στη φωτοβολταϊκή συσκευή ημιαγωγών, τα φωτόνια που έχουν ενέργεια μεγαλύτερη από το πλάτος της απαγορευμένης ζώνης πυριτίου περνούν διαμέσου της μεμβράνης αντανάκλασης στο πυρίτιο και τα ζευγάρια με ηλεκτροπαραγωγική οπή που παράγονται από φωτοβολίδες διεγείρονται στην περιοχή Ν, την περιοχή εξάντλησης και P περιοχή.
Ζώνη εξάντλησης: Ηλεκτρόνια που παράγονται με φωτογήρανση - Τα ζεύγη οπών χωρίζονται αμέσως από το ενσωματωμένο ηλεκτρικό πεδίο αφού δημιουργηθούν στην περιοχή εξάντλησης, τα ηλεκτροπαραγωγά ηλεκτρόνια αποστέλλονται στην περιοχή Ν και οι τροφοδοτούμενες οπές ωθούνται στην περιοχή Ρ. Σύμφωνα με την κατάσταση προσέγγισης της εξάντλησης, η συγκέντρωση φορέα στο όριο της περιοχής εξάντλησης είναι περίπου 0, δηλαδή, p = η = 0.
Στην περιοχή Ν: φωτογεννηθέντα ηλεκτρόνια - αφού δημιουργηθεί το ζεύγος οπών, η φωτογενής οπή διαχέεται στο όριο της διακλάδωσης pn. Μόλις φθάσει στο όριο της διασταύρωσης PN, υποβάλλονται αμέσως στο ενσωματωμένο ηλεκτρικό πεδίο και σύρεται από τη δύναμη του ηλεκτρικού πεδίου για να το μεταφέρει. Η περιοχή εισέρχεται στην περιοχή Ρ και τα ηλεκτροπαραγωγά ηλεκτρόνια (πολλαπλά υπο-) παραμένουν στην περιοχή Ν.
Στην περιοχή Ρ: τα ηλεκτροφόρα ηλεκτρόνια (μικρά παιδιά) εισέρχονται πρώτα στην περιοχή Ν λόγω διάχυσης και στη συνέχεια μετακινούνται λόγω μετατόπισης και οι τροφοδοτούμενες οπές (πολλαπλές υπο-) παραμένουν στην περιοχή Ρ. Έτσι, σχηματίζεται συσσώρευση θετικών και αρνητικών φορτίων και στις δύο πλευρές της διακλάδωσης pn, έτσι ώστε η περιοχή Ν να αποθηκεύει τα πλεονάζοντα ηλεκτρόνια και η περιοχή Ρ να έχει υπερβολικές οπές. Έτσι σχηματίζεται ένα φωτο-δημιουργούμενο ηλεκτρικό πεδίο που έχει ένα ενσωματωμένο ηλεκτρικό πεδίο στην αντίθετη κατεύθυνση.
1. Επιπλέον της μερικής ακύρωσης της επίδρασης του ηλεκτρικού πεδίου φραγμού, το ηλεκτροπαραγωγικό πεδίο που παράγεται από φωτοβολταϊκά καθιστά την περιοχή Ρ θετικά φορτισμένη, την περιοχή Ν αρνητικά φορτισμένη και το λεπτό στρώμα μεταξύ της περιοχής Ν και της περιοχής Ρ δημιουργεί ηλεκτροκινητική δύναμη, που είναι το φωτοβολταϊκό αποτέλεσμα. Όταν η μπαταρία είναι συνδεδεμένη με φορτίο, η φωτοκύτταρο ρέει από το φορτίο ζώνης Ρ στη ζώνη Ν και η ισχύς εξόδου επιτυγχάνεται στο φορτίο.
2. Εάν η διακλάδωση PN είναι ανοικτή και στα δύο άκρα, μπορεί να μετρηθεί η δύναμη του ηλεκτροκινητήρα, η οποία ονομάζεται τάση ανοικτού κυκλώματος Uoc. Η τυπική τάση ανοικτού κυκλώματος για τα κύτταρα κρυσταλλικού πυριτίου είναι 0,5 έως 0,6V.
3. Εάν το εξωτερικό κύκλωμα βραχυκυκλώνεται, ρέει ένα φωτοκύτταρο ανάλογο προς την προσπίπτουσα φωτεινή ενέργεια μέσω του εξωτερικού κυκλώματος. Αυτό το ρεύμα ονομάζεται τρέχουσα διαδρομή Isc.
Παράγοντες που επηρεάζουν τη φωτοβολίδα:
1. Τα περισσότερα ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών που παράγονται από το φως στο στρώμα διεπαφής, τόσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα.
2. Όσο περισσότερη ενέργεια φωτός απορροφάται από το στρώμα διεπαφής, τόσο μεγαλύτερη είναι η επιφάνεια διεπαφής, τόσο μεγαλύτερη είναι η περιοχή της μπαταρίας, τόσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα που σχηματίζεται στο ηλιακό στοιχείο.
3. Η ζώνη Ν, η ζώνη εξάντλησης και η ζώνη Ρ της ηλιακής κυψέλης μπορούν να παράγουν φωτογεννημένους φορείς.
4. Οι φωτοπολυμερισμένοι φορείς σε κάθε ζώνη πρέπει να περάσουν από τη ζώνη εξάντλησης πριν από τον ανασυνδυασμό για να συμβάλουν στην φωτοβολίδα. Ως εκ τούτου, το πραγματικό φωτοπαραγόμενο ρεύμα πρέπει να λαμβάνει υπόψη διάφορους παράγοντες όπως η παραγωγή και ο ανασυνδυασμός, η διάχυση και η μετατόπιση σε κάθε ζώνη.