太阳电池是利用半导体光生伏特效应的半导体器件。当太阳光照射到由p型和n型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的p-n结上时，在一定条件下，光能被半导体吸收后，在导带和价带中产生非平衡载流子——电子和空穴。它们分别在p区和n区形成浓度梯度，并向p-n结作扩散运动，到达结区边界时受p-n结势垒区存在的强内建电场作用将空穴推向p区电子推向n区，在势垒区的非平衡载流子亦在内建电场的作用下，各向相反方向运动，离开势垒区，结果使p区电势升高，n区电势降低，p-n结两端形成光生电动势。
晶体硅包括单晶硅和多晶硅，晶体硅的制备方法大致是先用碳还原SiO2成为Si，用HCl反应再提纯获得更高纯度多晶硅，单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅，然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。
看一下光生伏打效应是指物体由于吸收光子而产生电动势的现象,是当物体受光照时,物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应.严格来讲,包括两种类型：一类是发生在均匀半导体材料内部；一类是发生在半导体的界面.虽然它们之间有一定相似的地方,但产生这两个效应的具体机制是不相同的.通常称前一类为丹倍效应[1],而把光生伏打效应的涵义只局限于后一类情形.
当两种不同材料所形成的结受到光辐照时,结上产生电动势.它的过程先是材料吸收光子的能量,产生数量相等的正、负电荷,随后这些电荷分别迁移到结的两侧,形成偶电层.光生伏打效应虽然不是瞬时产生的,但其响应时间是相当短的.
[编辑本段]发现者
1839年,法国物理学家A.
E.
贝克勒尔意外地发现,用两片金属浸入溶液构成的伏打电池,受到阳光照射时会产生额外的伏打电势,他把这种现象称为光生伏打效应.1883年,有人在半导体硒和金属接触处发现了固体光伏效应.后来就把能够产生光生伏打效应的器件称为光伏器件.
当太阳光或其他光照射半导体的PN结时,就会产生光生伏打效应.光生伏打效应使得PN结两边出现电压,叫做光生电压.使PN结短路,就会产生电流.
[编辑本段]光生伏打效应应用当前,光生伏打效应主要是应用在半导体的PN结上,把辐射能转换成电能.大量研究集中在太阳能的转换效率上.理论预期的效率为24％.
由于半导体PN结器件在阳光下的光电转换效率最高,所以通常把这类光伏器件称为太阳能电池,也称光电池或太阳电池.
如果光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收，具有足够能量的光子能够在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激发，以致产生电子－空穴对。界面层附近的电子和空穴在复合之前，将通过空间电荷的电场作用被相互分离。电子向带正电的N区和空穴向带负电的P区运动。通过界面层的电荷分离，将在P区和N区之间产生一个向外的可测试的电压。此时可在硅片的两边加上电极并接入电压表。对晶体硅太阳能电池来说，开路电压的典型数值为0.5～0.6V。通过光照在界面层产生的电子－空穴对越多，电流越大。界面层吸收的光能越多，界面层即电池面积越大，在太阳能电池中形成的电流也越大。
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