三、光伏特效應與太陽電池
如果純粹是望文生義的話,任何器件只要能轉換入射光子的能量而直接產生輸出電壓,就可稱為光伏特效應 (photovoltaic effect) 。當然這樣的定義不是很精確。譬如說,半導體的Dember 效應 (或稱為 photodiffusion 效應) 也能轉換入射光子的能量而直接產生輸出電壓。Dember效應是描述當光照到半導體表面,光子被吸收產生電子-電洞對,半導體表面的載子濃度增加因而向半導體內擴散,但因電子和電洞的擴散係數不一樣
電子和電洞在空間的分佈就不相等,也因此會在分佈不均的電子和電洞間產生內建電場,這內建電場產生的總和效應,就成為實驗所量測到的Dember 電壓。也就是說,光照到半導體被吸收也會因Dember效應產生Dember電壓。但一般而言,半導體的Dember效應不是很顯著,如果器件的金屬接觸不是良好的歐姆接觸(ohmic contact),則金屬-半導體形成的Schottky接觸之光伏特效應會遠超過純粹半導體的Dember效應。也就是說,量測到的輸出電壓會是金屬-半導體二極體的光伏特效應,而非純粹半導體的Dember效應。而除了Dember 效應外,還有另一種物理化學機制¾光電化學效應(photoelectrochemical effect)也可以經照光後產生電壓,但這一效應一般而言,因為須要用到電解質(electrolyte),且涉及化學反應,因此本文除了針對近來相當熱門的染料感光電池dye-sensitized solar cell (DSC)做一簡單介紹外,其他利用光電化學效應的太陽電池,就不在此做深入探討。
光伏特效應一般而言是指光子射到半導體p-n二極體後,p-n二極體的二端電極,產生可輸出功率的電壓伏特值。這詳細的過程包括光子射到半導體內產生電子-電洞對,電子和電洞因半導體p-n接面形成的內建電場作用而分離,電子和電洞往相反的方向各自傳輸至二端電極來輸出
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