光生伏打效应

光伏效应是材料暴露在光线下时产生的电压和电流。 它是一种物理和化学现象。

光伏效应与光电效应密切相关。 对于这两种现象，光都被吸收，导致电子或其他电荷载流子被激发到更高的能量状态。 主要区别在于，当电子从材料中射出（通常进入真空）时，现在通常使用术语光电效应，而当激发的电荷载流子仍包含在材料中时，则使用光伏效应。 在任何一种情况下，电荷分离都会产生电势（或电压），并且光必须具有足够的能量才能克服激发势垒。 差异的物理本质通常是光电发射通过弹道传导分离电荷，而光伏发射通过扩散分离电荷，但一些热载流子光伏器件概念模糊了这种区别。

查尔斯·弗里茨 (Charles Fritts) 于 1884 年试验了xxx块由硒层和金薄膜覆盖的太阳能电池，但它的效率非常低。 然而，最常见的光伏效应形式是使用固态器件，主要是光电二极管。 当太阳光或其他足够高能的光入射到光电二极管上时，存在于价带中的电子吸收能量并被激发，跃迁至导带并变得自由。 这些激发的电子扩散，一些到达整流结（通常是二极管 p-n 结），在那里它们被内置电势（Galvani 电势）加速进入 n 型半导体材料。 这会产生电动势和电流，因此一部分光能会转化为电能。 当两个光子在称为双光子光伏效应的过程中同时被吸收时，也会发生光伏效应。

除了自由电子的直接光伏激发外，塞贝克效应也可以产生电流。 当导电或半导体材料通过吸收电磁辐射而被加热时，加热会导致半导体材料中的温度梯度增加或材料之间的差异增加。 这些热差异反过来可能会产生电压，因为电子能级在不同区域的偏移不同，从而在这些区域之间产生电势差，进而产生电流。 光伏效应与塞贝克效应的相对贡献取决于组成材料的许多特性。

以上所有的效应都会产生直流电，2017年佐治亚理工学院的邹海洋博士和王中林教授首次演示了交流光伏效应（AC PV）。AC PV效应是产生 当光周期性地照射在材料的结点或界面时，处于非平衡状态的交流电 (AC)。 AC PV 效应基于电流强烈依赖于斩波器频率的电容模型。 AC PV 效应被认为是非平衡条件下与结/界面相邻的半导体的准费米能级之间的相对移动和重新排列的结果。 电子在外电路中来回流动，以平衡两个电极之间的电位差。 材料没有初始载流子浓度的有机太阳能电池不具有交流光伏效应。

光伏组件的性能取决于环境条件，主要取决于组件平面上的全局入射辐照度 G。 但是，p-n 结的温度 T 也会影响主要电气参数：短路电流 ISC、开路电压 VOC 和xxx功率 Pmax。 关于 PV 电池在不同 G 和 T 条件下行为的首次研究可以追溯到几十年前。1-4 一般来说，众所周知，VOC 与 T 呈显着负相关，而对于 ISC，这种相关是直接的，但 较弱，因此这种增量不能补偿 VOC 的减少。 因此，当 T 增加时，Pmax 会减少。