大家好！今天让小编来大家介绍下关于体光伏效应_麻省理工李巨NC:非中心对称晶体中的纯自旋光电流的问题，以下是小编对此问题的归纳整理，让我们一起来看看吧。
文章目录列表:
1.金属固体有光伏效应么？2.麻省理工李巨NC: 非中心对称晶体中的纯自旋光电流
3.「涨知识」一文了解光伏发电原理
4.什么半导体具有光伏效应？
金属固体有光伏效应么？
新年好！Happy Chinese New Year ！
楼主的问题是：
金属固体有光伏效应么？
答：内部没有，界面有。
一、先从光电效应 photoelecric effect 说起
1、光电效应是指光照到金属表面，打出 valence electron，价电子；
2、光电子逸出后，由于金属的导电性极强，这些电子成为 free electron，
自由电子，可以轻易collect，收集。
二、再说光伏特效应 photovoltaic effect
1、光伏效应，就是光压效应，这个压是电压的压。
由于很容易同光产生的压强的光压混淆，汉语中，只说光伏效应。
2、由于光伏效应的最大特点，是产生junction，极。而这个极，在
金属内部是不可能形成的。但是在半导体跟半导体，半导体跟金
属的交界面上，还是会形成junction的。
三、两个效应的关系
1、光伏效应产生的photoconductivity，光的电导性，被翻译内光
电效应。它是半导体内部的光电效应，能产生局部的光电流，更
能产生 emf = 电动势，photovoltaic = 光伏 的伏的意义就在这
里。有了 junction，就有了极，就有了 emf。
2、在光电效应中，被打出的电子，有可能直接飞入空中，而由电极
蒐集。电伏效应不存在这样的情况。
3、光电效应的理论，都是一对一的理论，不可以同时吸收两个光子。
而光伏效应，则能处理这种情况，two-photon photovoltaic effect。
4、光电效应是单纯的光电流效应，没有涉及热效应；
光伏效应，一定涉及热效应。
5、在半导体内部，同时有光电流效应，也有光伏特效应。
麻省理工李巨NC: 非中心对称晶体中的纯自旋光电流
什么是根据光伏效应原理介绍如下：
光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能的一种技术。
理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。国产晶体硅电池效率在10至13%左右，国外同类产品效率约12至14%，由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。
不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳能电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。
太阳能发电的组成介绍
光伏发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。
太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。
其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。逆变器：太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。
「涨知识」一文了解光伏发电原理
第一作者：Haowei Xu,
通讯作者： Ju Li
通讯单位：麻省理工学院
自旋电流发生器是基于自旋电子学的信息处理的关键组件。最近，麻省理工学院李巨等人在国际知名期刊“ Nature Communications "发表题为“ Pure spin photocurrent in non-centrosymmetric crystals: bulk spin photovoltaic effect ”的研究论文。在这项工作中，他们从理论上和计算上研究了在光照下产生 DC 自旋电流的本体自旋光伏 (BSPV) 效应。BSPV 的唯一要求是反转对称性破坏，因此它适用于广泛的材料，并且可以很容易地与现有的半导体技术集成。BSPV 效应是体光伏 (BPV) 效应的近亲，即在光照下产生直流充电电流。由于自旋和充电电流的不同选择规则，如果体系具有镜像对称或反镜像对称，则可以实现纯自旋电流。还阐明了 BSPV 的机制和电子弛豫时间 τ 的作用。他们将他们的理论应用于几种不同的材料，包括单层过渡金属二硫属化物、反铁磁双层 MnBi2Te4 和拓扑晶体绝缘体立方 SnTe 的表面。
图1：纯自旋和充电电流的示意图
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-24541-7
什么半导体具有光伏效应？
1839年，法国科学家贝克雷尔发现液体的光生伏特效应，即“光伏效应”。
1917年，波兰科学家切克劳斯基发明CZ技术，后经改良发展成为太阳能用单晶硅的主要制备方法。
1941年，奥尔在硅上发现光伏效应。
1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳能电池。
……
光伏发电大家都听说过，但是你光伏发电的原理吗？
光伏发电 是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
光伏效应
如果光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收，具有足够能量的光子能够在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激发，以致产生电子－空穴对。界面层附近的电子和空穴在复合之前，将通过空间电荷的电场作用被相互分离。电子向带正电的N区和空穴向带负电的P区运动。
通过界面层的电荷分离，将在P区和N区之间产生一个向外的可测试的电压。此时可在硅片的两边加上电极并接入电压表。对晶体硅太阳能电池来说，开路电压的典型数值为0.5～0.6V。通过光照在界面层产生的电子－空穴对越多，电流越大。界面层吸收的光能越多，界面层即电池面积越大，在太阳能电池中形成的电流也越大。
太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结内建电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。
太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。
1、光—热—电转换方式
该方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程，与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍。
2、 光—电直接转换方式
该方式是利用光伏效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。
光伏发电系统分为独立光伏发电系统、并网光伏发电系统及分布式光伏发电系统。
独立光伏发电 也叫离网光伏发电。主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。独立光伏电站包括边远地区的村庄供电系统，太阳能户用电源系统，通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。
并网光伏发电 就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。
可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性，可以根据需要并入或退出电网，还具有备用电源的功能，当电网因故停电时可紧急供电。带有蓄电池的光伏并网发电系统常常安装在居民建筑；不带蓄电池的并网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能，一般安装在较大型的系统上。 并网光伏发电有集中式大型并网光伏电站一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，还没有太大发展。而分散式小型并网光伏，特别是光伏建筑一体化光伏发电，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是并网光伏发电的主流。
分布式光伏发电系统 又称分散式发电或分布式供能，是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统，以满足特定用户的需求，支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求。
分布式光伏发电系统的基本设备包括光伏电池组件、光伏方阵支架、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜等设备，另外还有供电系统监控装置和环境监测装置。其运行模式是在有太阳辐射的条件下，光伏发电系统的太阳能电池组件阵列将太阳能转换输出的电能，经过直流汇流箱集中送入直流配电柜，由并网逆变器逆变成交流电供给建筑自身负载，多余或不足的电力通过联接电网来调节。
光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏特效应”，简称“光伏效应”。1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。太阳电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应，就是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。即当太阳光或其他光照射半导体的PN结时，就会在PN结的两边出现电压，叫做光生电压，使PN结短路，就会产生电流。
“光生伏特效应”，简称“光伏效应”，英文名称：Photovoltaic effect。指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流的回路。
