太陽能板是怎樣發電的?

太陽能板是靠光電效應來發電的
光電效應
1633年R. Descartes首先指出光是一種波動。1656年C. Huygens以此說明光線會像水波般的撓射(Defraction)。波動需要介質來支撐(如水為浪的介質)。但太空中並沒有介質，那麼為什麼太陽及星光能照到地球讓我們看到呢？為了解釋星光的傳遞，有些科學家乃提出太空中充滿了一種看不見的光波媒介稱為「乙太」(Ether)。1704年牛頓在暗室內觀察光線的反射路徑發現它乃沿直線行進，因此他認為光本身是粒子(Corpuscles)，可以不需「乙太」為媒介而自行穿越天空。1803年，T. Young以實驗證實兩道光可以互相干涉
(Interference)因此他乃「蓋棺」論定光為波動。1839年E. Bequeral發現以光照射電解液時會使電極的電壓略增，顯示光線會產生電子。1905年愛因斯坦為了解釋「光電效應」(Photoelectric Effect)又將牛頓的理論「復辟」，認為電子乃被光波的粒子，即光子(Photon)，撞擊出來的。這個卓見使他在1921年贏得諾貝爾的物理獎(愛因斯坦的相對論雖然比光電理論重要得多，但他卻並未因此獲獎)。
光波既然可以是粒子，那麼物質柆子是不是也可能是光波呢？1924年L. De Broglie提出物質波理論並用以描述電子的波動。1926年E. Schrödinger以此導出了原子的量子波理論，量子力學自此乃告確立。波動和粒子看似不能相容，但1927年N. Bohr以「互補原理」(Complimentarity Principle)指出它們其實乃一體之兩面。尤有進者，所有的基本粒子，不論物質或能量，都有波粒雙性(Wave-Particle Duality)。他因此驚嘆的說”偉大真理的反面亦為偉大的真理”。Bohr的波粒說就是量子力學的多重宇宙論。波動代表同一時間不同空間的分佈，這意味著粒子的多重歷史。粒子則顯示同一空間在不同時間的軌跡，它呈現出我們眼前的選擇。因此波動及粒子實為同一「真象」(Reality)在兩個互相垂直截面上分別投影的痕跡。我們的「意識」乃局限在一個空間裏，因此只能看到波動或粒子而不能同時看到兩者。
光波和電子都是波動，也都是粒子。「光電效應」乃以光子撞擊電子使後者脫離原子而成為自由電子的現象。光子要把電子打出來必須要有足夠的能量。如果能量不足，以再多的光子來撞擊也無濟於事。以鎳的拋光鏡面為例，若以紫內線照射可以激發出電子，但以可見光乃至紅外線照射，既使光源再強也打不出一個電子。這件事似乎很奇特，以「青蜓憾柱」為類比，如果一隻青蜓不能憾動一根柱子，但數萬個青蜓同時撞擊應該可以搖晃這根柱子才對！但事實卻非如此，為什麼呢？因為數萬隻青蜓的自由度太大，它們無法同時撞到柱子，所以力量不能集中。同樣的道理，能量不足的光子雖然數目很多，卻每個有各自的方向，因此不能像一個高頻的光子一樣把能量綁在一起，所以紅外線照射不出電子但紫內線卻可以。高能量光子的自由度低，低能量者則較高。自由度必須隨時間而增加，也就是說時間是不能倒流的。這就是「熱力學第二定律」的厲害之處。


矽晶太陽電池
一般的太陽電池乃以半導體的正負接頭(P-N Junction)做為「光電效應」的電源。當光線透入這個接頭時會把半導體內染質(Dopant)的電子打出。這些電子會被接頭的接觸電場堆往N極再流向外接的金屬導線而產生電流。打出不同半導體內電子所需的能量不同，因此以陽光為能源來發電的效率也不一樣。一般而言，如果能階(Band Gap)太高，電子會被原子綁得太緊，這時只有少量的陽光具有足夠的能量可以將之打出，因此光能轉換成電能的效率就會偏低。反之，能階太低，高能光子的能量會產生大量廢熱，所以光電效率也會偏低。這樣看來能階必須恰當，才能提高光線轉換成電子的效率。

希望解答到你 ^^

太陽能板靠光發電