光伏发电的首要原理是半导体的光电效应。光子照耀到金属上时，它的能量能够被金属中某个电子悉数吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，脱离金属表面逃逸出来，成为光电子。硅原子有4个外层电子，如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子，就成为N型半导体;若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子，构成P型半导体。当P型和N型结合在一起时，触摸面就会构成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照耀到P-N结后，空穴由P极区往N极区移动，电子由N极区向P极区移动，构成电流。

  光电效应便是光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不一样的部位之间发生电位差的现象。它首先是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的进程;其次，是构成电压进程。

  当硅晶体中掺入硼时（如下图），负电荷表明围绕在硅原子周围的四个电子。而黄色的表明掺入的硼原子，由于硼原子周围只要三个电子，所以就会发生入图所示的蓝色的空穴，这个空穴因没有电子而变得很不安稳简略吸收电子而中和，构成P型半导体。

  掺入磷原子今后（如上图），由于磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得很活泼，构成N型半导体。黄色代表掺入的磷原子，赤色代表多出来的电子。

  将一块P型半导体和N型半导体紧密连接在一起，这种紧密连接不能有缝隙，是一种原子半径尺度上的紧密连接。此刻将在N型半导体和P型半导体的结合面上构成如下物理进程。有必要留意一下的是太阳能电池片在实践傍边，是不能够在必定程度上完结P型和N型两种类型电池触摸而构成PN结的，由于没办法做到分子等级拼接，实践出产的悉数进程中多为在P型硅的基础上单面分散制得N型。

  图中兰色小圆为多子电子；赤色小圆为多子空穴。N型半导体中的多子电子的浓度远大于P型半导体中少子电子的浓度；P型半导体中多子空穴的浓度远大于N型半导体中少子空穴的浓度。所以在两种半导体的界面上会因载流子的浓度差发生了分散运动，见上图。跟着分散运动的进行，在界面N区的一侧，跟着电子向P区的分散，杂质变成正离子；在界面P区的一侧，跟着空穴向N区的分散，杂质变成负离子。杂质在晶格中是不能移动的，所以在N型和P型半导体界面的N型区一侧会构成正离子薄层；在P型区一侧会构成负离子薄层。这种离子薄层会构成一个电场，方向是从N区指向P区，称为内电场，见下图。

  内电场的呈现及内电场的方向会对分散运动发生阻止效果，约束了分散运动的逐渐开展。在半导体中还存在少子，内电场的电场力会对少子发生效果，促进少量载流子发生漂移运动。

  咱们称从N区指向P区的内电场为PN结，简略的描绘为：N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就会在触摸面构成电势差，这便是PN结。

  电池组件受照耀时，输出电功率与入射光功率之比称为电池组件的功率也称光电转化功率。

  传统晶硅太阳能电池功率的理论极限为28.8%（此处不包括硅基复合其他资料太阳能电池）