研究目的
研究通过光伏器件将太阳能转化为电能的过程，重点关注固态吸光材料中电子/空穴对的产生及其通过选择性接触实现分离以产生电能。
研究成果
该论文得出结论：光伏器件的基本工作原理——将太阳能转化为固态吸光材料中的化学能，再通过选择性接触转化为电能——适用于所有类型的太阳能电池。研究强调了选择性接触在构建可用电压源中的重要性，并探讨了不同类型太阳能电池为减少损耗、提高效率而需遵循的设计准则。
研究不足
该论文主要关注理论层面，未涉及光伏器件的具体实验局限性或优化领域。
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能量转换物理学 () || 10. 光伏能量转换
DOI：10.1515/9781501510632-011
出版年份：2015
更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要：
在光伏设备中，太阳能沿一条与太阳能热电厂截然不同的路径转化为电能。首先，太阳光子的能量通过固态吸收体转化为化学能——这意味着吸收体通过产生电子/空穴（e?/h+）对（即发生以下反应：基态 + ?? → e? + h+），使其电荷载流子发生重排并进入电子激发态。其中??代表能使电子跃迁至激发态的高能光子。随后，通过吸收体的选择性电子/空穴接触电极对导带与价带中载流子集合体的化学能进行空间分离，从而将其转化为电能。通常这种选择性接触只能通过两种接触材料间的特性跃变来实现，例如pn结。由于光照条件下吸收体材料中电子与空穴具有不同的电化学势，这种分离会在针对不同载流子类型的选择性接触间产生电压降。正是接触电极的选择性为太阳能电池引入了内建不对称性，使其成为可用电压源（参见第5.2节）。这一基本工作原理适用于所有类型的光伏电池——从由晶体硅（c-Si）制成的传统电池，到采用铜铟镓硒（CIGS）等多元材料制备的薄膜电池，乃至有机或染料敏化太阳能电池，其原理示意图见图10.1。
作者：
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