愛因斯坦使用光子photon)的概念，光子射到金屬表面，金屬內的電子吸收足夠的光子能量，離開金屬，成為真空中的自由電子

愛因斯坦使用光子

(photon)的概念，在理論上予以成功的解釋。光電效

應一般而言是描述光子射到金屬表面，金屬內的電子

吸收足夠的光子能量，離開金屬，成為真空中的自由

電子

超高效率太陽電池

 從愛因斯坦的光電效應談起

光電效應來做太陽電池的最大

物理限制，乃在於一般金屬的功函數大部分在3 至

5eV 之間，因此只有能量是紫外線以上的光子才能被

吸收來產生光電流，而太陽光紫外線以上的輻射只占

整體的很小部分。也就是說，金屬光電效應的太陽電

池其最大光-電轉換效率可能不超過1%

就像是金屬真空管二極體被半導體固態二極體取

代一樣，至今絕大部分的太陽電池使用半導體材料，

而非今屬材料。太陽電池是應用半導體的光伏特效

應，而不是金屬的光電效應，雖然二者在原理上是類

似的。在金屬的光電效應中，光子的能量被吸收，讓

電子從費米能附近躍升至真空能階。而在半導體的光

伏特效應中，光子的能量被吸收，讓電子從價帶躍過

 

能隙至導帶。一般的半導體能隙約為1~2eV，其可吸

引的光是紅外線或可見光，

然遠超過於金屬的。另外半導體可以傳導電的，除了

帶負電荷的導帶的電子，還有帶正電荷的價帶的電洞

 

(也就是價帶中能態空缺)，這種雙極性的導電，也是

金屬不具有的特性。