能源的发展和革命促进了人类社会的变革和进步。特别是两次工业革命之后，人们越来越认识到能源发展的重要性。
随着当今社会的快速发展，以化石能源为代表的传统能源(如煤炭和石油)由于可再生周期长、储量和质量逐年下降等原因，越来越难以满足日益增长的能源需求。因此，开发和利用新能源被提上了日程。
来自植物的光合作用
太阳能发电
我们都知道，地球上所有生物可利用的能量几乎都来自植物的光合作用。
植物光合作用是指植物叶绿体在光照条件下，由二氧化碳和水合成糖的生物过程。太阳能是以这种方式储存的，因为糖可以在新陈代谢过程中产生能量。
然而，这种能源是非常困难的，我们直接使用，一般需要转换成电力为我们的一般使用。物理学告诉我们，能量在能量转换的过程中必然会损耗。因此，将太阳能直接转化为电能的想法被提上了议事日程。
那么太阳能可以直接转化为电能吗?与此转换过程相关的因素有哪些?对于19世纪早期的科学家来说，这是一个大问题。
幸运的是，19世纪末取得了重大突破。
他有“最强的大脑”
发现了光和电的秘密
年，著名的物理学家赫兹(现在以他的名字命名频率单位)在一项研究中偶然发现，光线照射到某些物质的表面会改变其电学性质。后来的研究表明，这是由电子流动引起的，因此这种现象被称为光电效应。
你知道，世界运行的方式需要符合物理原理。当时，由牛顿建立的经典物理学原理支配着人们的思想。原理光以太,古希腊哲学家亚里士多德的一种物质,是19世纪物理学家借一代指的是光传播的介质)中传播的波(可以想象现场石头变成一个湖,湖的一次线圈在水的涟漪中转移),波的能量和振幅的振动振幅()(波的振幅光强度)。
这似乎很有道理。可以想象，冬天的阳光不强，晒在身上有一种温暖的感觉;在夏天，太阳太刺眼了，如果你不保护你的皮肤，你会被晒伤的。因此，在经典物理学中，光电效应取决于光的强度;然而，这一理论与当时一系列实验的结果相矛盾。
经典物理学正处于危机之中:一场风暴正在科学界酝酿，研究表明，有些颜色的光无论多么强都不能产生光电效应，有些颜色甚至在低强度下也能发电。
暴风雨带来毁灭，但随之而来的是新的生命。科学不会停滞不前，科学巨人在风暴的中心，经典物理学在相对论物理学和量子物理学的双重修正下扬帆远航。
正如我们所知，阿尔伯特·爱因斯坦解决了光电问题。
爱因斯坦最著名的是他的相对论，但你可能不知道的是，这样一位伟大的科学家几乎没有获得诺贝尔奖，这是科学界的最高荣誉。
爱因斯坦因创造性地解释了光电效应而获得1921年诺贝尔物理学奖。他认为光是由光子,光子能量的本质是一个包,每包包含能源的能量和频率(单位时间内(1)数量的变化),所以光线的物体可以产生电子完全取决于电池组的能量(光子)(频率),无关权力包(强度)的数量。
太阳能电池就像三明治
我们已经描述了光电效应的发现，我们知道如何产生光电效应，那么我们如何利用产生的电子呢
这就引出了另一个概念，能级跃迁。
原子由原子核和原子核外的电子组成。原子核外的电子不是散射的，而是根据物理原理分层排列的。离原子核较近的电子能量较低，离原子核较远的电子能量较高。
在正常情况下，电子倾向于排列在可能的最低总能量，而这些电子被称为“基态”。当基态的原子接收到某种形式的能量(如光子)时，它会自发地转移到更高的能级。
不幸的是，处于激发态的电子是不稳定的，并且倾向于跃迁到较低的能级。电子的过剩能量以光能或热能的形式失去。
不，能量耗尽了，我们仍然没有电，对吧
不要担心，为了传导光电效应产生的电流，我们需要构建合适的器件结构，通常称为太阳能电池(见图2)。
该设备的结构就像一个三明治。具有光电效应的活性层夹在电子输运层和空穴(电子跃迁后形成的局部缺电子部分称为空穴)输运层之间。两端为电极材料，一般为金属和氧化铟锡(ITO)。
当基态的原子接收到某种形式的能量(如光子)时，它会自发地转移到更高的能级。由于电子输运层的激发态略低于活性层的激发态，因此活性层中电子的激发态较容易转移到电子输运层而不易返回到活性层的基态。空穴输运层的基态比活动层的基态具有略高的电子能量。
整个过程似乎很简单，因为它为电子的通过设置了一些小步骤，而不是进行艰难的跳跃。
通过电子输运层与空穴输运层的有效配合，整个器件形成了完整的电路，可以得到有源层所产生的电子供我们使用。
图5常见太阳能电池板工作原理器件结构示意图(碳基能量转换材料课题组青岛生物能源与工艺研究所
通过转换过程，我们最终直接从太阳获得电能，这就是太阳能电池的工作原理。科学探索的步伐从未停止，正是因为这些伟大的科学家的伟大研究和发现，人们的生活可以变得越来越好，让我们向他们致敬
资料来源:《中国科普》
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