太阳能电池是通过光电效应直接把光能转化成电能的装置。太阳能电池发电的原理主要是利用半导体的光电效应:N型半导体中含有较多的电子,P型半导体中含有较多的空穴,当P型和N型半导体结合在一起时,就会在接触面形成N区指向P区的内建电场,这就是PN结:
当晶片的接触面受光后,足够能量的光子会激发出电子-空穴对,在接触面的电子-空穴对复合前,在PN结的内建电场作用下被互相分离,空穴往带负电的P型区移动,电子往带正电的N型区移动,通过接触面的电荷分离,将在P区和N区之间产生一个向外的可测试电压;此时在晶片的两边加上电极并引入负载,在负载上就会有电流通过。光照在接触面产生的电子-空穴对愈多,电流愈大。
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