Courant de dérive et courant de diffusion sont des termes utilisés pour décrire le mouvement des porteurs de charge dans différents contextes, notamment dans les semi-conducteurs et les cellules solaires.
Le courant de dérive fait référence au mouvement des porteurs de charge (électrons ou trous) sous l’influence d’un champ électrique. Dans les semi-conducteurs, lorsqu’un champ électrique est appliqué à travers le matériau, des électrons libres (de type n) ou des trous (de type p) se déplacent en réponse à ce champ. Ce mouvement constitue un courant de dérive, qui contribue à la conductivité électrique et est essentiel au fonctionnement de dispositifs comme les diodes et les transistors.
Le courant de diffusion, quant à lui, est dû au gradient de concentration des porteurs de charge dans un matériau semi-conducteur. Dans une jonction semi-conductrice ou une cellule solaire, il existe généralement une différence de concentration de porteurs entre les régions de type p et de type n ou entre les régions présentant des niveaux de dopage différents. Le courant de diffusion se produit lorsque les porteurs se déplacent des régions de concentration plus élevée vers des régions de concentration plus faible, cherchant à égaliser la densité de porteurs. Dans les cellules solaires, le courant de diffusion joue un rôle crucial dans la génération de photocourant lorsque les photons sont absorbés, créant ainsi des paires électron-trou qui contribuent au flux de courant électrique.
Dans le contexte des cellules solaires, les courants de dérive et de diffusion contribuent au photocourant global généré par l’appareil. Le courant de diffusion est généralement supérieur au courant de dérive dans les cellules solaires car il est déterminé par les gradients de concentration de porteurs créés par les propriétés des matériaux et les niveaux de dopage. Le courant de dérive, quant à lui, dépend du champ électrique appliqué dans la structure de la cellule solaire et contribue au courant total généré sous éclairage.
La différence entre le mouvement de dérive et le mouvement diffus des porteurs de charge réside dans leurs forces motrices et leurs mécanismes. Le mouvement de dérive se produit en réponse à un champ électrique appliqué de manière externe, provoquant le déplacement des porteurs de manière dirigée dans la direction du champ. Le mouvement diffus, quant à lui, résulte du mouvement thermique aléatoire des porteurs dans un matériau, ce qui conduit à leur déplacement depuis des zones de concentration plus élevée vers des zones de concentration plus faible, quelle que soit la présence d’un champ électrique. La dérive et les mouvements diffus sont fondamentaux pour comprendre le comportement des porteurs de charge dans les semi-conducteurs et leurs applications dans des dispositifs tels que les cellules solaires, où la conversion efficace de la lumière en énergie électrique repose sur ces mécanismes.