1.2　太阳能电池的工作原理

太阳能电池的工作基础是半导体材料的光生伏特效应。太阳能电池的核心部分是在P型半导体和N型半导体接触面附近的PN结。P型半导体中空穴浓度大于电子浓度，N型半导体中电子浓度大于空穴浓度。当P型半导体和N型半导体接触形成PN结时，由于存在浓度差，P型半导体中的多数载流子空穴向N型半导体中扩散，留下不能移动的带负电的电离施主，形成带负电的空间电荷区。同时，N型半导体中的多数载流子电子向P型半导体中扩散，留下不能移动的带正电的电离施主，形成带正电的空间电荷区。在P型半导体和N型半导体接触面附近因扩散作用形成带有内建电场空间电荷区，并形成势垒。当光照射在PN结附近时，能量大于半导体禁带宽度Eg的光子会将价带上的电子激发到导带上去，产生电子空穴对。如果电子空穴对扩散到空间电荷区，就会在内建电场的作用下分离，电子流向N区，空穴流向P区。光生载流子在空间电荷区两侧堆积，补偿内建电场，降低了势垒。若此时在PN结与外电路接通，便会有光生电流输出。