Corrente di deriva e corrente di diffusione sono termini usati per descrivere il movimento dei portatori di carica in diversi contesti, in particolare nei semiconduttori e nelle celle solari.
La corrente deriva si riferisce al movimento dei portatori di carica (elettroni o lacune) sotto l’influenza di un campo elettrico. Nei semiconduttori, quando un campo elettrico viene applicato attraverso il materiale, gli elettroni liberi (nel tipo n) o le lacune (nel tipo p) si muovono in risposta a questo campo. Questo movimento costituisce una corrente di deriva, che contribuisce alla conduttività elettrica ed è essenziale per il funzionamento di dispositivi come diodi e transistor.
La corrente di diffusione si forma invece a causa del gradiente di concentrazione dei portatori di carica all’interno di un materiale semiconduttore. In una giunzione a semiconduttore o in una cella solare, tipicamente c’è una differenza nella concentrazione dei portatori tra le regioni di tipo p e di tipo n o tra regioni con diversi livelli di drogaggio. La corrente di diffusione si verifica quando i portatori si spostano da regioni a concentrazione più elevata a regioni a concentrazione inferiore, cercando di equalizzare la densità dei portatori. Nelle celle solari, la corrente di diffusione svolge un ruolo cruciale nella generazione di fotocorrente quando i fotoni vengono assorbiti, creando coppie elettrone-lacuna che contribuiscono al flusso di corrente elettrica.
Nel contesto delle celle solari, sia le correnti di deriva che quelle di diffusione contribuiscono alla fotocorrente complessiva generata dal dispositivo. La corrente di diffusione è tipicamente maggiore della corrente di deriva nelle celle solari perché è guidata dai gradienti di concentrazione dei portatori creati dalle proprietà del materiale e dai livelli di drogaggio. La corrente di deriva, invece, dipende dal campo elettrico applicato all’interno della struttura della cella solare e contribuisce alla corrente totale generata in condizioni di illuminazione.
La differenza tra il movimento di deriva e il movimento diffuso dei portatori di carica risiede nelle loro forze motrici e nei loro meccanismi. Il movimento di deriva avviene in risposta a un campo elettrico applicato esternamente, facendo sì che i portatori si muovano in modo diretto lungo la direzione del campo. Il movimento diffuso, d’altra parte, risulta dal movimento termico casuale dei portatori all’interno di un materiale, che porta al loro movimento da aree di concentrazione più elevata a aree di concentrazione più bassa, indipendentemente dalla presenza di un campo elettrico. Sia i movimenti di deriva che quelli diffusi sono fondamentali per comprendere il comportamento dei portatori di carica nei semiconduttori e le loro applicazioni in dispositivi come le celle solari, dove la conversione efficiente della luce in energia elettrica si basa su questi meccanismi.