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光電效應當電子從外界獲得能量時將會跳到較高的能階，獲得的能量越多跳的能階也越高，電子處在較高的能階時并不穩定，很快就會把獲得的能量釋放回到原來的能階。此外，化合物半導體材料、非晶硅薄膜作為光電轉換材料，也得到研究和應用。如果電子獲得的能量夠高就擺脫原子核的束縛成為自由電子，電子空出來的位置則稱為空穴。自由電子可能會因為摩擦或碰撞等因素損失能量，后受到空穴的吸引而復合。例如，硅的外層電子要成為自由電子需要吸收1.1ev的能量，當硅外層電子吸收到的光能量超過1.1ev時將會產生自由電子及空穴

這即是所謂的光電效應，也是太陽光電池的轉換原理。光電二極管主要用于近紅外探測器及光電轉換的自動控制儀器中，還可以作為光導纖維通信的接1收器件。光電轉換材料是通過光生伏特1效應將太陽能轉換為電能的材料。主要用于制作太陽能電池。太陽是一個巨大的能源庫，地球上一年中接收到的太陽能高達1.8×10 (18次方) 千瓦時。研究和發展光電轉換材料的目的是為了利用太陽能。光電轉換材料的工作原理是：將相同的材料或兩種不同的半導體材料做成PN結電池結構，當太陽光照射到PN結電池結構材料表面時

通過PN結將太陽能轉換為電能。發光二極管的發光顏色(波長)，困半導體材料及摻雜成分不同而不同。太陽能電池對光電轉換材料的要求是轉換、能制成大面積的器件，以便更好地吸收太陽光。已使用的光電轉換材料以單晶硅、多晶硅和非晶硅為主。用單晶硅制作的太陽能電池，轉換達20%，但其成本高，主要用于空間技術。多晶硅薄片制成的太陽能電池，雖然光電轉換效率不高（約10%），但價格低廉，已獲得大量應用。此外，化合物半導體材料、非晶硅薄膜作為光電轉換材料，也得到研究和應用。

1、多接面、多能隙、多能帶結構，使用不同能隙的材料來吸收不同波長的光子。N型半導體中自由電子濃度較高，因此自由電子由N型半體向P型半導體擴散，同樣的空穴會由P型半導體向N型半導體擴散。減少載子能帶內的能量釋放，大幅度提高太陽能電池的效率；2、一個光子產生多個電子一空穴對，增加輸出的光 電流，從而提高太陽能 電池的效率；3、熱載子太陽能電池，提高載子溫度能夠大幅度提高太陽能電池的效率；4、黑體輻射的頻譜轉換，將太陽光改變成理想的光源，減少載子能帶內的能量釋放，提高太陽能電池的效率；5、新材料如染料感光太陽能電池、聚合物和有機物材料的太陽能電池等；6、熱光伏特1效應，將不能進行光伏效應的太陽能通過晶格振動的多聲子吸收轉化為可以進行光伏效應的光能 ，從而提高太陽能電池的效率。