Dựa vào hình trên, chỉ có 49.6% năng lượng cơng suất bức xạ mặt trời là có thể dùng được. Nói một cách đơn giản, hiệu suất của pin silicon ở mức dưới 50%. Thực tế, pin silicon cịn có hiệu suất nhỏ hơn, ở dưới 25%. Những nguyên nhân làm giảm hiệu suất:
+ Giá trị điện áp band-gap (band-gap voltage) khi đo ở 2 đầu cell pin chỉ khoảng phân nửa đến 2/3 giá trị đầy đủ.
+ electron tự do và lỗ trống có khuynh hướng kết hợp làm giảm dịng điện pin.
+ Nhưng photon không được hấp thụ trọn vẹn do phản xạ hoặc đi xuyên qua cell pin.
+ trở nội của cell pin gây tổn hao công suất.
2.3.3 Cấu trúc P-N cho PV
Năng lượng từ photon sinh ra cặp electron tự do - lỗ trống, nhưng chúng có khuynh hướng kết hợp làm giảm dòng điện pin. Để ngăn chặn sự kết hợp đó, cần thiết tạo ra một điện trường nhằm tách electron tự do và lỗ trống thành 2 vùng. Cách để tạo điện trường là thiết lập 2 vùng khác biệt trong tinh thể silicon. Một vùng gồm những tinh thể silicon tinh khiết trộn lẫn một lượng nhỏ nguyên tố hóa học có hóa trị 3, tương tự đối với vùng cịn lại nhưng với ngun tố hóa học hóa trị 5.
Nguyên tố hóa học hóa trị 5 có thể là phospho, chỉ khoảng 1/1000 phospho so với silicon. Khi một nguyên tử phospho trộn lẫn vào tinh thể silicon tinh khiết, như hình 2.12, nguyên tử phospho sẽ liên kết đồng hóa trị với 4 nguyên tử silicon xung quanh. Do đó, electron ngồi cùng cịn lại của phospho sẽ trở thành electron tự do. Ngoài ra, nguyên tử phospho bị mất đi một electron ngoài cùng sẽ có điện tích +1 và trở thành điện tích dương cố định trong mạng tinh thể. Vùng trộn lẫn này, gồm có electron tự do, gọi là vùng n (negative, n-type).
