展演實驗1-6 來玩太陽能電板-光電效應

操作步驟:

• 將一個太陽能電池組上的兩條電源線,分別接上快接端子。(只要按壓快接端子其中一端的按鈕,即可將電線從側邊插入,鬆開按鈕即可固定電線。)

• 再分別拿紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)的LED燈,將LED的長腳端插到接著有黃色電線的快接端子上,將LED的短腳端插到接著有咖啡色電線的快接端子上。分別用手電筒(或陽光)照射,觀察LED燈是否會亮?若調整光源遠近(或大小),LED燈的亮暗程度有何不同?

• 再用快接端子,串聯兩個太陽能板,重複上一步驟,各種LED的亮暗程度為何?

• 若並聯兩個太陽能板,重複上一步驟,各種LED的亮暗程度為何?


原理說明:

LED的發光原理:

在LED空乏區的正離子與負離子會形成一電場,阻止電洞和電子繼續復合,這一個阻止電洞和電子復合的力量為障壁電位,因此若要讓電洞和電子繼續復合,需要在外施加一逆向的電場(也就是外接電源,電源正極接在p型半導體,電源負極接在n型半導體),克服障壁電位後電洞和電子才能繼續復合,因此又稱起始電位。電洞與電子復合後,電子無法繼續自由移動,會釋放能量、降至能量較低的能階,釋放的能量會以光的方式釋出,而不同能量(與使用的材料有關)會對應不同波長的光,因此有了不同顏色的LED燈。

太陽能電池的發電原理:

所謂的太陽能電池其實並不是電池,而是指一種將太陽光轉換為電能的裝置。

太陽能電池的優勢在於發電時不會產生溫室氣體,是一種可再生的環保能源。但是在生產時會產生許多有毒廢水,廢棄的太陽能電池也需要特別的處理,因此其所產生的汙染仍須特別的注意。

太陽能電池的表面就是由二極體組成。在二極體中空乏區的正離子與負離子會形成一電場,阻止電洞和電子繼續復合。如果此時二極體的空乏區照射大於某個頻率(能量)的光,電子和電洞會分開。電子受到空乏區的電場影響,往飄移N型半導體;電洞則飄往P型半導體。這個過程形成電流。如果外接導線連接二極體兩端,就能取出電能供我們使用。 <看更完整的說明>