Driftstrom und Diffusionsstrom sind Begriffe, die die Bewegung von Ladungsträgern in verschiedenen Zusammenhängen, insbesondere in Halbleitern und Solarzellen, beschreiben.
Unter Driftstrom versteht man die Bewegung von Ladungsträgern (Elektronen oder Löchern) unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes. Wenn in Halbleitern ein elektrisches Feld über das Material angelegt wird, bewegen sich freie Elektronen (beim n-Typ) oder Löcher (beim p-Typ) als Reaktion auf dieses Feld. Diese Bewegung stellt einen Driftstrom dar, der zur elektrischen Leitfähigkeit beiträgt und für den Betrieb von Geräten wie Dioden und Transistoren unerlässlich ist.
Der Diffusionsstrom hingegen entsteht aufgrund des Konzentrationsgradienten der Ladungsträger innerhalb eines Halbleitermaterials. In einem Halbleiterübergang oder einer Solarzelle gibt es typischerweise einen Unterschied in der Ladungsträgerkonzentration zwischen den p-Typ- und n-Typ-Regionen oder zwischen Regionen mit unterschiedlichen Dotierungsniveaus. Ein Diffusionsstrom tritt auf, wenn sich Ladungsträger von Regionen höherer Konzentration zu Regionen niedrigerer Konzentration bewegen und versuchen, die Ladungsträgerdichte auszugleichen. In Solarzellen spielt der Diffusionsstrom eine entscheidende Rolle bei der Erzeugung von Photostrom, wenn Photonen absorbiert werden, wodurch Elektron-Loch-Paare entstehen, die zum elektrischen Stromfluss beitragen.
Im Zusammenhang mit Solarzellen tragen sowohl Drift- als auch Diffusionsströme zum gesamten vom Gerät erzeugten Photostrom bei. Der Diffusionsstrom ist in Solarzellen typischerweise größer als der Driftstrom, da er durch die Ladungsträgerkonzentrationsgradienten angetrieben wird, die durch die Materialeigenschaften und Dotierungsniveaus erzeugt werden. Der Driftstrom hingegen hängt vom angelegten elektrischen Feld innerhalb der Solarzellenstruktur ab und trägt zum Gesamtstrom bei, der bei Beleuchtung erzeugt wird.
Der Unterschied zwischen Driftbewegung und diffuser Bewegung von Ladungsträgern liegt in ihren Antriebskräften und Mechanismen. Die Driftbewegung erfolgt als Reaktion auf ein von außen angelegtes elektrisches Feld, wodurch sich Ladungsträger in gerichteter Weise entlang der Feldrichtung bewegen. Diffusionsbewegung hingegen resultiert aus der zufälligen thermischen Bewegung von Ladungsträgern innerhalb eines Materials, die dazu führt, dass sie sich von Bereichen höherer Konzentration zu Bereichen niedrigerer Konzentration bewegen, unabhängig vom Vorhandensein eines elektrischen Feldes. Sowohl Drift- als auch diffuse Bewegungen sind von grundlegender Bedeutung für das Verständnis des Verhaltens von Ladungsträgern in Halbleitern und ihrer Anwendungen in Geräten wie Solarzellen, wo eine effiziente Umwandlung von Licht in elektrische Energie auf diesen Mechanismen beruht.