在物理學(xué)方面，太陽(yáng)能是基于光伏效應，其中兩種不同的材料緊密接觸在受到光或其他輻射能量撞擊時(shí)產(chǎn)生電壓。在太陽(yáng)能中，這些材料屬于稱(chēng)為半導體的類(lèi)別 - 既不是導體也不是允許電子在某些條件下流動(dòng)的電絕緣體。太陽(yáng)能行業(yè)中最常用的半導體是硅。

當光子將電子從材料中分離出來(lái)時(shí)，太陽(yáng)能電池板會(huì )發(fā)電。實(shí)際上，太陽(yáng)能電池板由一系列稱(chēng)為光伏電池的較小單元組成，這些單元實(shí)際上將太陽(yáng)能轉換為電能。典型的太陽(yáng)能電池板還包括金屬框架，玻璃外殼和各種布線(xiàn)，以允許電流從硅電池流出。由于太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的是直流電，因此還需要一臺逆變器把直流電變成家中使用交流電力，型半導體傾向于拾取小的正電荷，而N型的半導體具有負電荷。通常，半導體材料摻雜有雜質(zhì)，使得它們更容易供給或接受電子，因為諸如硅或鍺的晶體通常不允許電子從原子自由移動(dòng)。這與電池的一個(gè)電極相對于另一個(gè)電極的負電壓非常相似。

 

半導體可以是兩種類(lèi)型中的一種：P和N.每個(gè)太陽(yáng)能電池將這些半導體中的兩個(gè)夾在中間，一層是P型，一層是N型(看起來(lái)很像電池)。 電子可以自由地從一側穿過(guò)另一側，但不是相反的方向。想象一座小山 - 電子很容易從山上下來(lái)(到N側)，但不能爬到它(到P側)。當通過(guò)消耗從入射光接收的能量將電子提升到激發(fā)態(tài)時(shí)，會(huì )發(fā)生這種情況。如果不是形成結的材料，自由電子最終會(huì )回落到基態(tài)。并且因為電子僅允許在單一方向上流動(dòng) - 從N型到P型 - 光伏效應產(chǎn)生直流電。該電流與電池的電壓一起定義了太陽(yáng)能電池可以產(chǎn)生的功率(或瓦特數)。 每個(gè)具有足夠能量的光子通常會(huì )釋放一個(gè)電子，從而形成一個(gè)“洞”。然后電場(chǎng)將使電子遷移到N側，并使空穴遷移到P側。