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冷知识！光子与电子之间的舞蹈：光如何激发电子运动？
当我们享受阳光的温暖时，背后其实发生着令人惊奇的物理过程。这些过程不仅改变了光的传递方式，也对我们的日常生活产生了深远的影响。今天，我们将深入探讨光子和电子之间的互动，尤其是光如何激发电子的运动，并引发电流的生成。
光伏效应是一种在材料暴露于光线下而产生电压和电流的物理现象。
光伏效应与光电效应密切相关，两者皆因光的吸收而引发电子的激发。然而，它们的主要区别在于，光电效应通常指的是电子被驱逐出材料，而光伏效应则是在材料内部的电荷载体仍被保留。在此过程中，光的能量需足以克服潜在屏障，使电子进入更高的能量状态。
光的激发过程
在基本的光伏结构中，当阳光照射到某种材料——如光二极管时，材料中的价带电子吸收光的能量，并激发到导电带，成为自由电子。这些激发的电子会开始扩散，有些电子将会达到整流接点（通常是p-n交接点），并在内建电压的驱动下进入n型半导体。
这一过程产生了电动势和电流，从而将部分光能转换为电能。
热的影响
随着环境条件的变化，特别是光照强度和温度的变化，光伏模组的性能会受到影响。研究表明，开路电压与温度呈显著的负相关，而短路电流则是正相关但影响较小。简言之，当温度上升时，最大功率随之下降，这是因为温度会影响到光伏电池内部的电子和孔的浓度和寿命。
这种温度敏感性通常通过某些温度系数来描述，这些系数表达了与结点温度相关的输出变化。
现代光伏技术的发展
随着光伏技术的进步，科学家们不断探索新型材料和设计，以提高光能转化为电能的效率。共享许多相似原理的有机太阳能电池并不具备交流光伏效应，而传统的p-n结太阳能电池则可以透过不同频率的光来产生交流电流。
光伏效应的未来
光伏技术的应用不仅限于太阳能电池，它还有潜力在未来可再生能源中发挥关键作用。随着越来越多的研究专注于如何增加光的吸收和利用，未来的光伏技术可能会变得更加高效。
AC光伏效应的首次实验由乔治亚理工学院的研究人员于2017年完成，开辟了光伏效应的全新可能性。
但在科技高速发展的今天，我们依然要思考一个问题：未来的光伏技术将会如何改变我们的能源使用方式和生活习惯?
