太陽能電池材料

光伏材料是能把陽光直接變成電的材料——太陽能板真正在運作的核心。光進去，電流出來，沒有任何活動零件。

機制靠一種能隙（band gap）調到適合太陽光的半導體。一個能量高於能隙的光子，把電子從價帶踢到導帶，留下一個帶正電的「電洞」；PN 接面的內建電場再把電子掃向一邊、電洞掃向另一邊，這分開的電荷就是電流。矽（能隙約 1.1 eV）主導市場，還有 CdTe、CIGS 這類薄膜，以及快速崛起的鈣鈦礦（便宜但還不夠穩定）。單接面電池受蕭克利-奎瑟極限（約 33%）限制效率上限。

這作為乾淨能源來源很重要。誠實的提醒說明了為什麼沒有單一材料能全包：能量低於能隙的光子直接穿過、毫無作用，能量遠高於能隙的則把多餘部分變成熱浪費掉——所以最高效率要靠堆疊的多接面電池，而真實的模組（約 20%）也遠低於實驗室紀錄。