光伏发电是根据半导体P-N结的光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。

所谓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从而产生电动势和电流的一种效应。当太阳光或其他光照射半导体的P-N结时，就会在P-N结的两边出现电压，叫做光生电压。

在一块完整的硅片上，用不同的掺杂工艺使其一边形成N型半导体，另一边形成P型半导体，两种半导体的交界面附近的区域就称之为为P-N结。

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可以把太阳能电池看作一个大面积平面P-N结。当太阳光照在太阳能电池上，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使外层的电子发生了越迁，成为了自由电子，并在原来的位置留下一个空穴，形成电子-空穴对，在P－N结内建电场的作用下，光生空穴流向P区，光生电子流向N区，在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。