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光電效應(yīng)當(dāng)電子從外界獲得能量時將會跳到較高的能階，獲得的能量越多跳的能階也越高，電子處在較高的能階時并不穩(wěn)定，很快就會把獲得的能量釋放回到原來的能階。此外，化合物半導(dǎo)體材料、非晶硅薄膜作為光電轉(zhuǎn)換材料，也得到研究和應(yīng)用。如果電子獲得的能量夠高就擺脫原子核的束縛成為自由電子，電子空出來的位置則稱為空穴。自由電子可能會因?yàn)槟Σ粱蚺鲎驳纫蛩負(fù)p失能量，后受到空穴的吸引而復(fù)合。例如，硅的外層電子要成為自由電子需要吸收1.1ev的能量，當(dāng)硅外層電子吸收到的光能量超過1.1ev時將會產(chǎn)生自由電子及空穴

這即是所謂的光電效應(yīng)，也是太陽光電池的轉(zhuǎn)換原理。光電二極管主要用于近紅外探測器及光電轉(zhuǎn)換的自動控制儀器中，還可以作為光導(dǎo)纖維通信的接1收器件。光電轉(zhuǎn)換材料是通過光生伏特1效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的材料。主要用于制作太陽能電池。太陽是一個巨大的能源庫，地球上一年中接收到的太陽能高達(dá)1.8×10 (18次方) 千瓦時。研究和發(fā)展光電轉(zhuǎn)換材料的目的是為了利用太陽能。光電轉(zhuǎn)換材料的工作原理是：將相同的材料或兩種不同的半導(dǎo)體材料做成PN結(jié)電池結(jié)構(gòu)，當(dāng)太陽光照射到PN結(jié)電池結(jié)構(gòu)材料表面時

通過PN結(jié)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。發(fā)光二極管的發(fā)光顏色(波長)，困半導(dǎo)體材料及摻雜成分不同而不同。太陽能電池對光電轉(zhuǎn)換材料的要求是轉(zhuǎn)換、能制成大面積的器件，以便更好地吸收太陽光。已使用的光電轉(zhuǎn)換材料以單晶硅、多晶硅和非晶硅為主。用單晶硅制作的太陽能電池，轉(zhuǎn)換達(dá)20%，但其成本高，主要用于空間技術(shù)。多晶硅薄片制成的太陽能電池，雖然光電轉(zhuǎn)換效率不高（約10%），但價格低廉，已獲得大量應(yīng)用。此外，化合物半導(dǎo)體材料、非晶硅薄膜作為光電轉(zhuǎn)換材料，也得到研究和應(yīng)用。

1、多接面、多能隙、多能帶結(jié)構(gòu)，使用不同能隙的材料來吸收不同波長的光子。N型半導(dǎo)體中自由電子濃度較高，因此自由電子由N型半體向P型半導(dǎo)體擴(kuò)散，同樣的空穴會由P型半導(dǎo)體向N型半導(dǎo)體擴(kuò)散。減少載子能帶內(nèi)的能量釋放，大幅度提高太陽能電池的效率；2、一個光子產(chǎn)生多個電子一空穴對，增加輸出的光 電流，從而提高太陽能 電池的效率；3、熱載子太陽能電池，提高載子溫度能夠大幅度提高太陽能電池的效率；4、黑體輻射的頻譜轉(zhuǎn)換，將太陽光改變成理想的光源，減少載子能帶內(nèi)的能量釋放，提高太陽能電池的效率；5、新材料如染料感光太陽能電池、聚合物和有機(jī)物材料的太陽能電池等；6、熱光伏特1效應(yīng)，將不能進(jìn)行光伏效應(yīng)的太陽能通過晶格振動的多聲子吸收轉(zhuǎn)化為可以進(jìn)行光伏效應(yīng)的光能 ，從而提高太陽能電池的效率。