1. Tushayotgan yorug’lik (foton)

Quyosh fotoelementlari yoritilganda, yutilgan fotonlar muvozanatsiz elektron-teshikli juftlarini hosil qiladi. p-n-birikma yaqinidagi p-qatlamida hosil bo'lgan elektronlar p-n-birikmasiga yaqinlashadi va unda mavjud bo'lgan elektr maydoni n-qatlamiga o'tkaziladi. Xuddi shunday, n qatlamida hosil bo'lgan ortiqcha teshiklar qisman p qatlamiga o'tkaziladi (2a-rasm). Natijada n-qavat qo'shimcha manfiy zaryadga, p-qavat esa musbat zaryadga ega bo'ladi. Yarimo'tkazgichning p- va n-qatlamlari orasidagi dastlabki potentsiallar farqi pasayadi va tashqi zanjirda kuchlanish paydo bo'ladi (2b-rasm). N-qavat tok manbaining manfiy qutbiga, p-qavat esa musbat qutbiga to'g'ri keladi.

2-rasm. Ochiq p-n-birikmaning zonaviy modeli: a) - yoritishning dastlabki momentida; b) - doimiy yorug’lik va foto-e.yu.k. paydo bo’lishi ta'sirida zonali modelidagi o'zgarish

Величина установившейся фотоЭДС при освещении перехода излучением постоянной интенсивности описывается уравнением вольт-амперной характеристики (ВАХ) (рис. 3):
Doimiy intensiv nurlanish bilan yoritilganda barqaror holatdagi foto-e.yu.k.ning qiymati volt-amper xarakteristikasi (VAX) tenglamasi bilan tavsiflanadi (3-rasm):

3-Rasm. Quyosh fotoelementining volt-amper xarakteristikasi.

U = (kT/q)ln((I_ph-I)I_s/+1)
bunda: I_s— to’yinganlik toki, а I_ph — fototok.
ВАХ поясняет эквивалентная схема фотоэлемента (рис. 4), включающая источник тока I_ph=SqN₀Q, где S — площадь фотоэлемента, а коэффициент собирания Q — безразмерный множитель (<1), показывающий, какая доля всех созданных светом электронно-дырочных пар (SN0) собирается p-n-переходом. Параллельно источнику тока включен p-n-переход, ток через который равен Is[e^qU/kT-1]. p-n-Переход шунтирует нагрузку, и при увеличении напряжения ток через него быстро возрастает. В нагрузку (сопротивление R) отбирается ток I.