太阳能电池原理及效率的影响因素（太阳能电池浅谈光电效应）

太阳能电池原理及效率的影响因素（太阳能电池浅谈光电效应）本文章由创明兴趣协会的林墅原创撰写，部分图片来自网络。光电效应第四个规律虽然不能直接从方程中推导出来，但可以通过实验验证，实验表明:光频率不变的情况下，入射光越强，单位时间发射的光电子越多。爱因斯坦刚刚提出光电效应时，并未得到承认，甚至被说是“在思辩中迷失目标”。从1907年起，物理学家密立根开始以精湛的技术测定光电效应的几个物理量。实验结果与密立根的预料相反（密立根反对爱因斯坦的方程），直接证明了爱因斯坦方程的正确性。爱因斯坦由于发现光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖。好了，光电效应的浅谈到这里就结束啦，谢谢大家的阅读，有问题可以在下方评论提问。

上篇文章发表后有网友评论说术语、公式比较多，比较难理解。于是我又写了这篇详细普及版的光电效应科普文章。希望大家能多多支持｡◕‿◕｡

随着全球能源日趋紧张，太阳能这种“取之不尽用之不竭”又“零污染”新能源得到大力开发。而对于太阳能的利用，生活中最常见的就是太阳能电池了。太阳能电池是利用光电效应（有些是光化学效应）将光能转化为电能的装置。

​光电效应是物理学中一个神奇的现象。最早是1887年赫兹意外发现的。后来多位科学家证实了这个现在被命名为“光电效应”的现象:照射到金属表面的光，能使金属原子中的电子从表面逸出。逸出的电子称光电子。

​了解光电效应前需要了解一下原子结构（玻尔模型）。原子是“十分空旷”的“球体”，内部最中间有一个小小的原子核，带正电；周围都是虚空，只有一些被称为电子的带负电粒子在绕核运动。由于原子核带有正电且比电子大得多，电子会受电场力绕核做近似圆周运动，不能跑出来到达原子表面做定向移动，也就是没有电流。想让电子跑（跃迁）出来，就必须给它能量，以克服电场力做功。使电子脱离某金属原子所需要的最少能量（做功的最小值）叫做这种金属的逸出功，不同金属有不同的、确定的逸出功。逸出功在公式中用W表示。

​通过方程可以直接看出光电效应的第一条规律:光电子的最大初动能（最大初速度）由入射光的频率和金属的逸出功共同决定，而与入射光强度无关。

有些细心的网友发现:动能E必须是大于等于0的，而hv-W不一定大于0，那方程不就错了吗？的确存在hv-W≦0这种状况，但这个时候不会发生光电效应，所以也就不能用这个方程去算了。这个时候电子虽然得到光子的能量，但这个能量小于逸出功，不足以让电子脱离原子核的束缚，只能让电子跃迁到更高的轨道（也就是从较低的能量态跃迁到较高的能量态）。高轨道的电子可以重新跃迁到低轨道，这个时候又释放出光子。hv＝W是一个临界，我们可以求出一个临界频率v'＝W/h，只有光频率大于v'时，才有光电子逸出；当光频率小于v'时，不发生光电效应，所以临界频率v'也叫截止频率。综合本段可以得出光电效应第二条规律:光电效应存在一个截止频率，且等于W/h。

当光频率、被光照射的金属确定（即逸出功确定）时，联立爱因斯坦光电效应方程、动能定义式、电流微观表达式（I＝nqvS）可以解出电流I是一个定值，于是我们得到了光电效应第三个规律:光电效应存在饱和电流。

光电效应第四个规律虽然不能直接从方程中推导出来，但可以通过实验验证，实验表明:光频率不变的情况下，入射光越强，单位时间发射的光电子越多。

爱因斯坦刚刚提出光电效应时，并未得到承认，甚至被说是“在思辩中迷失目标”。从1907年起，物理学家密立根开始以精湛的技术测定光电效应的几个物理量。实验结果与密立根的预料相反（密立根反对爱因斯坦的方程），直接证明了爱因斯坦方程的正确性。爱因斯坦由于发现光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖。

好了，光电效应的浅谈到这里就结束啦，谢谢大家的阅读，有问题可以在下方评论提问。

本文章由创明兴趣协会的林墅原创撰写，部分图片来自网络。