半導體材料的光伏效應
太陽能電池的工作原理主要基於半導體材料的光伏效應。當陽光照射到太陽能電池上時，光子被半導體材料吸收，並使材料中的電子獲得足夠的能量躍遷到導體材料中，形成電流。最常見的太陽能電池板是由具有半導體特性的單晶硅或硅基材料製成的。硅原子最外層有四個電子，通過與周圍硅原子共用電子對形成穩定的共價鍵。當硅中摻入磷（N型半導體）或硼（P型半導體）時，會形成PN結。PN結交界處的電子和空穴會因相互吸引而複合消失，留下帶正電和負電的半導體並形成內建電場。當一束光擊中PN結時，可以從半導體的共價鍵中敲出一箇電子，留下一個空穴，它們會受到內建電場作用而移動，導致P區空穴越來越多，N區電子越來越多，爲電流的產生創造了條件。如果有導線把兩端連接起來，就會產生電流。