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1-3 太陽光如何變成電力

1887 年，德國物理學家赫茲發現了物質表面會因為光照而放出電子的光電效應，如圖 1-8
所示為物理學家赫茲。1921 年，愛因斯坦則因為發表光電效應論文而獲得諾貝爾物理學獎。，
如圖 1-9 所示為愛因斯坦。

圖 1-8 為物理學家赫茲 圖 1-9 為愛因斯坦

當光子擊中矽晶片時，可能會發生以下三種情況：
1. 光子直接通過矽，這一般發生在較低能量的光子。
2. 光子從矽晶片表面反射。
3. 當光子的能量大於矽的能隙而被矽所吸收時，則會產生一個電子電洞對。太陽能
電池主要由半導體矽製成。半導體的導電性能介於導體和絕緣體之間。在半導體上照射光後，
由於其吸收光能會激發出電子和電洞（正電荷），導致半導體中有電流流過，這可稱為「光發
電效應」或簡稱「光電效應」。如圖 1-10 所示。

圖 1-10 簡單的光發電效應手畫示意圖

下面就矽晶體做成的半導體加以說明。眾所皆知，摻有磷雜質的矽含有多餘電子，稱為
N 型半導體；摻有硼雜質的矽含有多餘正電荷，稱為 P 型半導體。若將兩者結合，稱為 PN 接
面，這就是半導體器件的最基本結構。太陽能電池同樣是利用了 PN 接面的光電效應。

在 PN 接面中，P 型半導體的電子受到拉力，N 型半導體的正電荷受到拉力，在接面處
形成正負抵銷的區域，形成阻擋層。此時，若有光照射，則激發電子自由運動流向 N 型半導

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