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光电效应当电子从外界获得能量时将会跳到较高的能阶，获得的能量越多跳的能阶也越高，电子处在较高的能阶时并不稳定，很快就会把获得的能量释放回到原来的能阶。如果电子获得的能量够高就摆脱原子核的束缚成为自由电子，电子空出来的位置则称为空穴。自由电子可能会因为摩擦或碰撞等因素损失能量，后受到空穴的吸引而复合。例如，硅的外层电子要成为自由电子需要吸收1.1ev的能量，海南空气能，当硅外层电子吸收到的光能量超过1.1ev时将会产生自由电子及空穴
为更有效的利用由电子与空穴来产生电流，因此必须加入电场使自由电子与空穴分离进而产生电流。1产生电场的方式很多如pn接面、金属半导体接面等，其中1常用的方式为pn接面。提高自由电子浓度常用的方法是在硅中加入少量的五价原子，空气能公司，五价原子的四个价电子与硅键结后剩下一个价电子，使剩下的价电子游离只需要0.05ev，比原来的1.1ev小很多，在室温超过200度k时即可使所有杂质产生自由电子，同样在硅中加入少量的三价原子可以提高空穴浓度。
4、太阳能制氢加燃料电池的再生1发电系统；海水淡化设备供电；卫1星、航天器、空间太阳能电站等。 [5] 发展前景未来超率太阳能电池的发展方向主要有以下几个方面：1、多接面、多能隙、多能带结构，空气能热泵，使用不同能隙的材料来吸收不同波长的光子。减少载子能带内的能量释放，空气能公司，大幅度提高太阳能电池的效率；2、一个光子产生多个电子一空穴对，增加输出的光 电流，从而提高太阳能 电池的效率；
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