太阳能发电电池与光电效应

　　太阳能电池从科学原理发现到目前的技术应用已经度过了 170多年发展历史。从太阳能发电电池技术所基于的科学原理光生伏打效应，即光伏效应的发现[28]，经过美国贝尔实验室第一片实用性的晶体硅太阳电池的发明[M]以及技术的不断创新发展， 直到包括材料、器件、系统及各种技术应用的整个光伏产业链形成，光伏技术展现了具有与化石能源发电技术竞争的强大发展潜力。为了准确、全面、系统地认识太阳能光伏科学与技术相互促进所形成的革命性发电方式，有必要对光电效应、光伏效应及太阳电池等一些重要概念进行说明。

　　太阳能发电光电效应（photoelectric effect)现象最早在1887年由 德国 科学家 赫兹 (Heinrich Hertz )在从事电磁波实验时发现的，即金属表面在光的照射下发射电子的现象。因为一般金属材料的功函数大多在3～5 eV之间，所以在太阳能中只有紫外光部分才能被吸收来产生光电子。而太阳光中紫外线以上的辐射只占很小的一 部分(10%以下），因此，利用金属的光电效应来产生电流的可能性是很小的。

　　为了科学解释太阳能发电光电效应，爱因斯坦从普朗克的能量子假设出发，提出光子（photon)的概念。即光子具有能量?=&(其中普朗克常数A = 6. 626X 1034Js，v为频率）。当 光子照射在金属表面上，金属表面的一个自由电子从入射光中吸收一个光子后，就 会得到能量&，如果hv大于电子从金属表面逸出所需的逸出功，这个电子就可从金 属表面逸出，所逸出的电子可被称为光电子。

　　太阳能发电光伏效应(Photo Voltaic Effect: PVE)是表示半导体表面在太阳光的照射下， 光子的能量被吸收，使电子从价带跃迁到导带，从而产生电子-空穴对。一般的半导 体的能隙宽度多在1～2 eV之间，而太阳辐射的光子能量分布在0. 5～5 eV,即从紫 外线、可见光到直到近红外线范围。此外，在半导体中可以传导的除了带负电的电 子外，还有带正电的空穴，这两种不同导电类型的载流子的导电机制是金属中所没有的,这也是造成半导体成为太阳电池主导材料的原因所在。

　　太阳能发电光电化学效应（photoelectrochemical effect)也可通过光照产生电压，一般会涉 及电介质和化学反应。染料敏化太阳电池就是以此效应为基础的。

　　太阳能发电光电效应最早是在1887年发现的，是金属表面在光的照射下发射出电子的现象，因为金属材料一般在3～5 eV之间，所以只有紫外光部分才能被吸收产生光点子。光电化学效应通过光照产生电压，涉及电解质和化学反应。

更新时间：2015-4-23 14:15:56
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