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太陽能電池是一種能量轉換的光電元件，它是經由太陽光照射後，把光的能量轉換成電能，此種光電元件稱為太陽能電池（solar cell）。太陽能電池的發電原理，可以用一個構造最簡單的單晶矽太陽能電池來說明。所謂的單晶矽，就是指矽原子與矽原子間按照順序規則的排列。矽的原子序為十四，其電子組態為1s2 2s2 2p6 3s23p2，其中內層的10 個電子(1s2 2s2 2p6），被原子核緊密的束縛著；而外層的4個電子(3s2 3p2)受到原子核的束縛較小，如果得到足夠的能量，則可使其脫離原子核的束縛而成為自由電子，矽原子外層的這四個電子又稱為價電子，而矽的晶體結構是屬於鑽石晶體結構，每個矽原子與鄰近的四個矽原子形成共價鍵，若在純矽中摻入三價的雜質原子，如硼原子，此三價的雜質原子取代矽原子的位置，因硼原子只有三個價電子可與鄰近的矽原子形成共價鍵，所以在硼原子的周圍會產生一個空缺，可供電子填補，此一可填補電子的空缺即稱為電洞。電洞在電學中可視為一可移動且帶正電的載子，因為電洞可以接受一個電子，所以摻入的三價雜質原子又稱為受體，而一個摻入三價雜質的半導體，即稱為p型半導體。
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