請說明太陽能電池的工作原理以及用途? - 手錶

太 陽 電 池 的 應 用
太陽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電池(Solar Cell)。從物理學的角度來看，有人稱之為光伏電池(Photovoltaic，簡稱PV)，其中的photo就是光(light)，而voltaic就是電力(electricity)。

太陽電池的發電原理，可以用一構造最簡單的單晶矽太陽電池來說明。如果我們在純矽之中摻入三價的雜質原子，例如硼原子(B)，此三價的雜質原子，將取代矽原子的位置，因為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(carrier)，因為電洞可以接受一個電子，即稱為p型半導體。同理，如果我們在純矽之中摻入五價的雜質原子，例如磷原子(P)，此五價的雜質原子，將取代矽原子的位置，因為磷原子具有五個價電子，其中的四個價電子分別與鄰近的四個矽原子形成共價鍵，而多出一個自由電子，該電子為一帶負電的載子，因為五價的雜質原子可提供一個自由電子，故稱此五價的雜質原子為施體(donor)，而摻了施體的半導體稱為n型半導體。
般太陽電池是以摻雜少量硼原子的p型半導體當作基板(substrate)，然後再用高溫熱擴散的方法，把濃度略高於硼的磷摻入p型基板內，如此即可形成一p-n接面，而p-n接面是由帶正電的施體離子與帶負電的受體離子所組成，在該正、負離子所在的區域內，存在著一個內建電位(built-in potential)，此內建的電位，可驅趕在此區域中的可移動載子，故此區域稱之為空乏區(depletion region)。當太陽光照射到一p-n結構的半導體時，光子所提供的能量可能會把半導體中的電子激發出來，產生電子-電洞對，電子與電洞均會受到內建電位的影響，電洞往電場的方向移動，而電子則往相反的方向移動。如果我們用導線將此太陽電池與一負載(load)連接起來，形成一個迴路(loop)，就會有電流流過負載，這就是太陽電池發電的原理。
太 陽 電 池 的 應 用
電力:大功率發電系統、家庭發電系統等。
通訊:無線電力、無線通訊等。
消費性電子產品:計算機、手錶、電動玩具、收音機等。
交通運輸:汽車、船舶、交通號誌、道路照明、燈塔等。
農業：抽水機、灌溉等。
其他：冷藏疫苗、茶葉烘焙、學校用電等。