主题：【原创】科普-太阳能发电 -- 马鹿

先看一个pn结的能带图

图中，Ec是导带能级，Ev是价带能级。Ec 和 Ev 之间的差值就是带隙。简单说，电子只有在导带上，才能自由运动，从而产生电流。当电子从价带激发到导带后，价带就相应产生一个空穴，因为那个位置上没电子了。这个叫空穴-电子对。再注意最左边有一个向上的箭头，旁边标注E。那是说电子的能级越往上就越高，电子需要更多的能量才能向上去。对于空穴则是把箭头方向反一反。

回到光电二极管，原理是这样的：

光子照进来，如果光子的能量大于带隙，价带电子能够吸收足够的光子能量，从而激发到导带上去，也就是说可以激发出空穴-电子对来。

回头看那张pn结的能带图。左边是p型半导体，右边是n型半导体。中间的斜坡部分就是p型中的空穴向n型扩散以及n型中的电子向p型扩散形成的耗尽层。相应的，这就形成一个势垒。因为n型导带上的电子是无法到p型导带上去的（爬坡很累）。同样p型中的空穴也无法到n型中去。这个坡就象垒起来的墙。耗尽层是有距离大小的，这个距离可以通过调整p和n的浓度来控制。有了电势，有了距离，就得到一个内建电场。

当这个空穴-电子对在内建电场影响的范围内，比如耗尽层中，或者两块半导体分别很靠近这个电场的地方，这个时候p型导带上新产生的电子会被电场一下子扫到n型导带上去（一路下坡，能量从高到低）；而n型价带上的空穴也会被扫到p型价带上去。

我们知道，不管手里拿多少个二极管，我们是肯定不会被电死的。所以这个时候的二极管是电中性的。当阳光照射，产生了多余的电子和空穴，电中性依然要保持。可是势垒阻挡了这个趋势。所以只有通过外接导线，带上负载，来保持电中性。有了电压，又可以输出电流，也就有了电池。