光电效应是一种材料在曝光时产生电压或电流的能力 。光伏电池必须是具有光电效应的材料 。光伏电池由经过处理的半导体材料制成,以便产生施加到电路端子的正负电场,光伏电池由多种材料组成,以形成一个作为二极管的pn结 。
半导体材料有一个叫做带隙的特性 。带隙是以电子伏特或焦耳为单位的能量量度 。如果光子与半导体接触,光子的能级和半导体的带隙将决定下一步会发生什么 。当光子的能量低于半导体的带隙时,它通过半导体时几乎没有影响 。半导体要产生电荷,撞击它的光子必须具有等于或大于半导体带隙的能级 。常见的半导体带隙很容易获得,光子的能级可以通过物理和数学来确定 。典型的半导体由硅制成,然后对电池进行掺杂,形成一个作为二极管的pn结 。
【绝缘体为什么也会产生光电效应?】光子撞击半导体时,电子被自由撞击,并被赋予流动的能力 。如果由波长决定的能量小于带隙,电子状态或电荷将不会改变 。当光子的能量超过带隙时,它会撞击释放电子,然后继续与半导体相互作用,通过小的转移和热损失耗散能量 。所以当光子“推动”电子流动时,必须有一个系统来控制它 。在电池的侧面有储存电子的导电金属板,当电路从正极到负极建立时,电子流将影响电路的元件 。通常会有带有导电板和导线的电池连接到充电控制器和电池 。光伏电池产生直流电,因此电池将被充电并可用作电能 。
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