上單元提到太陽能發電的原理是根據光生伏特效應，下面來簡述光生伏特效應原理。
1）P-N結
太陽能電池發電的原理是基於半導體的光生伏特效應將太陽輻射能直接轉換為電能。在晶體中電子的數目總是與核電荷數相一致，所以P型硅和N型硅放在太陽光下照射，僅是被加熱，外部看不變化。儘管通過光的能量電子從化學鍵中被釋放，由此產生電子—控穴對，但在很短時間內（在μs範圍內）電子又被捕獲，即電子和控穴“複合” 。
當P型和N型半導體結合在一起時，在兩種半導體交界面區域內會出現一個特殊的薄層，界面的P型一側帶負電，N型一側帶正電。這是由於P型半導體多控穴，N型半導體多自由電子，出現了濃度差。N區的電子會擴散至P區，P區的控穴會擴散到N區，一旦擴散就形成了一個由N區指向P區的“內電場”，從而阻止擴散進行。達到平衡後，就形成了這樣一個特殊的薄層形成電勢差，這就是P-N結。
至今為止，大多數太陽能電池廠家都是通過擴散工藝，在P型硅片上形成N型區，在兩個區交界面就形成了一個P-N結（即N＋/P）。太陽能電池的基本結構就是一個大面積平面P-N結。
2）光生伏特效應
光生伏特效應是指半導體在受到光照射時產生電動勢的現象。光生伏特效應（可製作光電池、光敏二極管、光敏三極管和半導體位置敏感器件傳感器）；側向光生伏特效應（殿巴效應）〈可製作半導體位置敏感器件（反轉光敏二極管）傳感器〉；P-N結光生伏特效應（可製作光電池、光敏二極管和光敏三極管傳感器）。
如果光線照射在太陽能電池上並且光在界面層被吸收，具有足夠能量的光子能夠在P型硅和N型硅中將電子從共價鍵中激發，以致產生電子—控穴對。界面層附近的電子和控穴在複合之前，將通過控穴電荷的電廠作用被互相分離，電子向帶正電的N區和控穴向帶負電的P區運動。通過界面層的電荷分離，將在P區和N區之間產生一個向外的可測試的電壓。此時可在硅片的兩邊加上電極並接入電壓表。對晶體硅太陽能電池來說，開路電壓的典型數值為0.5～0.6ν。通過光照在界面層產生的電子—控穴對越多，電流越大，界面層吸收的光能越多，界面層即電池面積越大，在太陽能電池中形成的電流也越大。
3）光電伏特效應與光電池
光電池是一種直接將光能轉換為電能的光電器件。光電池在有光線作用時實質就是電源，電路中有了這種器件就不需要外加電源。
光電池的工作原理是基於“光生伏特效應” 。它實質上是一個大面積的P-N結，當光照射到P-N結的一個面，例如P型面時，若光子能量大於半導體材料的禁帶寬度，那麼P型區每吸收一個光子就產生一對自由電子和控穴，電子—控穴對從表面向內迅速擴散，在結電場的作用下，最後建立一個光照強度有關的電動勢。
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