探究光生伏特效应机理

在pn结及其附近的光子吸收同样遵循式（2-3）。光子的吸收产生一个电子空穴对（EHP）。下面参考图2-5来分析这些EHP产生后的效果。

图2-5 光生伏特效应原理

首先考虑图中B、C，这两个电子空穴对都是在pn结中产生的，两个载流子受到内电场的作用，导致电子迅速进入n区，而空穴则迅速进入p区，这使得相应区域的主载流子（n区的电子，p区的空穴）的浓度在靠近pn结部分增加，而这种局部的浓度增加必然使得主载流子朝着外部接触面的方向扩散，结果在外部上下接触面之间产生电压。如果用导线将上下接触面连接即可在外部回路中产生电流，产生的短路电流与pn结区域内产生的电子空穴对数量成正比。(www.xing528.com)

然后考虑在pn结区域外但与pn结接近的区域中产生的电子空穴对。图2-5中的A产生的空穴在n区中为少数载流子，如果在其生命周期结束之前没有遭遇复合的话，则可能由于热运动的缘故而进入pn结区域，其结果是它将在内电场的作用下迅速越过pn结区域进入p区成为主载流子。注意到A中的电子已经在N区内成为主载流子，因此这种在pn结区域外但与pn结接近的区域中产生的电子空穴对的效果与B、C相同。在p区靠近pn结处产生的电子空穴对情况也与此类似。

至于远离pn结的区域中产生的电子空穴对如D在到达pn结之前就可能因复合而消失。

综上所述，由于光的照射在半导体材料中产生电子空穴对，这些电子空穴对在pn结的电场作用下产生分离运动，其中电子移向n区，而空穴则移向p区，导致在外部端子上呈现电压并可通过外部电路产生电流，这就是光生伏特效应。利用半导体的光生伏特效应就可以制作光伏电池。