光電與太陽能電池

太陽能光伏技術在原子層面上將光轉換為電。光電效應使某些半導體材料吸收陽光粒子或光子，並釋放出電子。光伏電池利用可見光產生電力；太陽能電池吸收陽光中的全部光頻，而不僅僅是可見光，並將太陽輻射轉換為有用的能量。作為一種安全、可持續且高效的能源，光伏電池和太陽能電池系統被用於許多類型設備的網路或獨立發電，從電動汽車 (EV) 和太陽能屋頂到抽水和海水淡化系統。  

光伏電池利用層狀半導體材料作為 PN 結，將光子形式的光能轉換為電子形式的電流。PN 結是 p 型半導體 (電子受體材料) 與 n 型半導體 (電子供體材料) 之間的介面。當光子被 n 型半導體吸收時，一個電子會脫離，產生一個自由電子和電子-電洞對。帶負電的電子被吸引到 p 型材料上，而帶正電的電洞則被吸引到 n 型材料上。如果將一個完整的電路連接到電極，自由電子就會在電路中穿梭，產生電流和電壓，直到與回到 p 型材料中的電子-電洞重新結合。

光伏系統的效率因光伏電池技術類型和使用的半導體材料類型而異。最早的太陽能電池由無機多晶和單晶材料組成。

有機太陽能電池重量輕、柔性好，而且可以用高性能的聚合物給體、富勒烯和非富勒烯受體 (NFA) 通過低溫溶液製程在透明導體（如氧化铟錫 (ITO) 或摻氟氧化錫 (FTO)）上以低成本製成。

有機空穴傳輸材料 (HTM) 使高性能的 Perovskite 太陽能電池成為另一種更有效率的太陽能收集方法。

Perovskite 太陽能電池通常使用無機-有機混合材料作為光收集活性層。Perovskite 太陽能電池具有轉換效率高、成本低和製造簡單等優點，使其成為商業應用中發展最快的太陽能技術。鹵化鉛熒光石擁有最高的轉換效率，也是成長最快的太陽能電池技術。

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