事情是這樣的（see figure 1）：
Figure 1 小編如何跪了一夜的搓衣板
小編想了一宿，覺(jué)得一定不是自己態(tài)度的問(wèn)題，一定是自己沒(méi)有解釋明白，遂成此文。
充電電池的開(kāi)路電壓（不放電時(shí)正負(fù)兩極之間的電位差）是有電池正、負(fù)極與電解材料決定的。這是由不同材質(zhì)的電化學(xué)反決定的。也就是說(shuō)，只要正負(fù)極材料一樣，不管電池多大、容量多大，電壓都是一樣的。
不是想做多少電壓就能做多少電壓的。而且1.5V/1.2V也只是標(biāo)稱(chēng),非實(shí)際電壓。
比如1.2V的鎳鉻、鎳氫電池，標(biāo)稱(chēng)1.2V，充滿是1.4V甚至更高一些，放電可以到1V。
能源對(duì)于社會(huì)進(jìn)步具有不可磨滅的巨大推進(jìn)作用，近幾十年來(lái)，隨著人們對(duì)物質(zhì)生活的更高要求，社會(huì)的發(fā)展對(duì)能源的需求越來(lái)越大，對(duì)各種能源開(kāi)發(fā)，以及各種能源的利用率的提高依然迫在眉睫。
不同能源的利用情況
那么既然如此 ，無(wú)論如何投繞不過(guò)太陽(yáng)能
太陽(yáng)能是一種的熱輻射能，是太陽(yáng)經(jīng)過(guò)熱核反應(yīng)向外界釋放的能量。雖然最終到達(dá)地球的能量相對(duì)于太陽(yáng)釋放的能量非常少，只有幾十億分之一，但是這卻是地球光熱能的主要來(lái)源，足以使得地球上的各種生物能夠生存繁衍下來(lái)。對(duì)于太陽(yáng)能有許多優(yōu)勢(shì)促使我們積極利用以滿足能源需求。首先，地球上到處都有太陽(yáng)輻射，而且有很多，figure 2 展示了全球的太陽(yáng)能平均輻射量，可以看到雖然太陽(yáng)能輻射量在全球分布沿赤道向南北極遞減，但是分布極為廣泛。
Figure 2 全球平均太陽(yáng)能輻射量
圖片來(lái)源：https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9d/SolarGIS-Solar-map-World-map-en.png.
那么如何把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能呢？
太陽(yáng)能電池的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了一百多年的時(shí)間。光伏效應(yīng)是在 1839 年當(dāng)時(shí)只有 19 歲的法國(guó)物理學(xué)家Alexandre-Edmond Becquerel發(fā)現(xiàn)的。
（說(shuō)起他，可是一門(mén)三杰、在法國(guó)自然科學(xué)界大名鼎鼎的貝克賴(lài)爾家族的一員。他的父親Antoine CésarBecquerel（老貝克賴(lài)爾）是法國(guó)皇家科學(xué)院成員，一生在電化學(xué)領(lǐng)域成就卓著；他的兒子Antoine Henri Becquerel（小貝克賴(lài)爾）更是有名，因發(fā)現(xiàn)天然放射性，與居里夫婦共同獲得1903年諾貝爾獎(jiǎng)。這又讓我想起了我們所的wang'shou'jue）
當(dāng)前，世界各國(guó)對(duì)于太陽(yáng)能的利用都出現(xiàn)持續(xù)且迅速的增長(zhǎng)，而作為太陽(yáng)能利用的重要組件光伏電池，產(chǎn)量也在持續(xù)增長(zhǎng)。
Figure 3 2010 年至 2017 年每年電池系統(tǒng)安裝量
Figure 4 2010 年至 2017 年累計(jì)電池系統(tǒng)安裝量
由圖可以看出，我國(guó)不僅光伏電池產(chǎn)量多，同時(shí)我國(guó)也逐漸取代德國(guó)，成為每年與累計(jì)光伏系統(tǒng)安裝最多的國(guó)家。
太陽(yáng)能電池的工作基本原理是基于光伏效應(yīng)（photovoltaic effect），即兩種不同材料的接觸點(diǎn)在電磁輻射的影響下產(chǎn)生電勢(shì)差。
而光伏效應(yīng)與光電效應(yīng)（材料吸收高于其臨街頻率的光之后發(fā)出電子）相似。光電效應(yīng)是阿爾伯特·愛(ài)因斯坦在 1905 年假定光由固定能量量子-光子組成解釋了這一現(xiàn)象。光子能量由如下公式計(jì)算：
E = ???
其中 h 是普朗克常數(shù)，v 是光波頻率。
基于光伏效應(yīng)的太陽(yáng)能電池工作可分為以下三個(gè)過(guò)程：
材料吸收光子產(chǎn)生載流子。如下圖所示。如果到達(dá)材料的光子能量小于帶隙 Eg，則不會(huì)被吸收。在一個(gè)電子從 Ei被激發(fā)到 Ef時(shí)就會(huì)在 Ei處產(chǎn)生一個(gè)空位。這個(gè)空位就會(huì)表現(xiàn)地像帶正電子的粒子，稱(chēng)為空穴。
光生載流子的分離。產(chǎn)生的電子與空穴通常情況下會(huì)發(fā)生復(fù)合，電子能級(jí)會(huì)從 Ef返回到 Ei。
光生載流子的收集。載流子從吸光層抽取出來(lái)后通過(guò)外界電路給設(shè)備供電，電子空穴對(duì)的化學(xué)能從而轉(zhuǎn)變成了電能，隨后電子與空穴復(fù)合，整個(gè)循環(huán)回路結(jié)束。
目前來(lái)說(shuō)，我們可以把太陽(yáng)能電池分為以下幾類(lèi)：
晶體硅太陽(yáng)能電池，這種材料間接帶隙為 1.12 eV，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為 1107 nm。這種太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率很高，但是成本較高且制備工藝繁瑣，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。
薄膜太陽(yáng)能電池，包括多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池、非晶硅太陽(yáng)能電池以及多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池，這些太陽(yáng)能電池由于制備方法多樣使得成本相比晶體硅太陽(yáng)能電池低，且轉(zhuǎn)換效率也相對(duì)較高。但是由于這類(lèi)材料會(huì)存在穩(wěn)定性不高或者材料來(lái)源問(wèn)題（銦、硒等稀有元素）以及存在的污染問(wèn)題限制了其發(fā)展。
有機(jī)太陽(yáng)能電池，包含染料敏華太陽(yáng)能電池、有機(jī)半導(dǎo)體以及目前發(fā)展迅速的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。這一類(lèi)太陽(yáng)能電池因制備方法更加簡(jiǎn)便，降低了對(duì)環(huán)境的污染并且成本大大降低而被廣泛關(guān)注。
參考文獻(xiàn)：
L. Freris and D. Infield, Renewable Energy in Power Systems [B]. John Wiley & Sons Inc, Chichester, United Kingdom, 2008
J?ger-Waldau, A., PV Status Report 2017 [B], EUR 28817 EN, Publications Office of the European Union, Luxembourg, 2017.
來(lái)源：中科院半導(dǎo)體所
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