太陽(yáng)能是一種輻射能，它必須借助予能量轉換器才能變換成為電能。這個(gè)把太陽(yáng)能（或其他光能）變換成電能的能量轉換器，就叫做太陽(yáng)能電池。
太陽(yáng)能電池的基本工作原理
當太陽(yáng)光或其他光照射半導體的PN結時(shí)，產(chǎn)生電子--空穴對，在半導體內部P-N結附近生成的載流子沒(méi)有被復合而到達空間電荷區，受內部電場(chǎng)的吸引，電子流入n區，空穴流入p區，結果使n區儲存了過(guò)剩的電子，p區有過(guò)剩的空穴。它們在p-n結附近形成與勢壘方向相反的光生電場(chǎng)。
光生電場(chǎng)除了部分抵消勢壘電場(chǎng)的作用外，還使p區帶正電，n區帶負電，在n區和p區之間的薄層就產(chǎn)生電動(dòng)勢，這就是光生伏特效應。當把能量加到純硅中時(shí)（比如以熱的形式），它會(huì )導致幾個(gè)電子脫離其共價(jià)鍵并離開(kāi)原子。
每有一個(gè)電子離開(kāi)，就會(huì )留下一個(gè)空穴。然后，這些電子會(huì )在晶格周?chē)奶幱问?，尋找另一個(gè)空穴來(lái)安身。這些電子被稱(chēng)為自由載流子，它們可以運載電流。
這個(gè)電場(chǎng)相當于一個(gè)二極管，允許（甚至推動(dòng)）電子從p側流向n側，而不是相反。當光以光子的形式撞擊太陽(yáng)能電池時(shí)，其能量會(huì )使電子空穴對釋放出來(lái)。每個(gè)攜帶足夠能量的光子通常會(huì )正好釋放一個(gè)電子，從而產(chǎn)生一個(gè)自由的空穴。
如果這發(fā)生在離電場(chǎng)足夠近的位置，或者自由電子和自由空穴正好在它的影響范圍之內，則電場(chǎng)會(huì )將電子送到N側，將空穴送到P側。這會(huì )導致電中性進(jìn)一步被破壞，如果我們提供一個(gè)外部電流通路，則電子會(huì )經(jīng)過(guò)該通路，流向它們的原始側（P側），在那里與電場(chǎng)發(fā)送的空穴合并，并在流動(dòng)的過(guò)程中做功。從而形成從N型區到P型區的電流。然后在PN結中形成電勢差，這就形成了電源。
由于半導體不是電的良導體，電子在通過(guò)p－n結后如果在半導體中流動(dòng)，電阻非常大，損耗也就非常大。但如果在上層全部涂上金屬，陽(yáng)光就不能通過(guò)，電流就不能產(chǎn)生，因此一般用金屬網(wǎng)格覆蓋p－n結（如圖梳狀電極），以增加入射光的面積。
另外硅表面非常光亮，會(huì )反射掉大量的太陽(yáng)光，不能被電池利用。為此，科學(xué)家們給它涂上了一層反射系數非常小的保護膜，將反射損失減小到5％甚至更小。一個(gè)電池所能提供的電流和電壓畢竟有限，于是人們又將很多電池并聯(lián)或串聯(lián)起來(lái)使用，形成太陽(yáng)能光電板。
由于半導體不是電的良導體，電子在通過(guò)p－n結后如果在半導體中流動(dòng)，電阻非常大，損耗也就非常大。但如果在上層全部涂上金屬，陽(yáng)光就不能通過(guò)，電流就不能產(chǎn)生，因此一般用金屬網(wǎng)格覆蓋p－n結（如圖梳狀電極），以增加入射光的面積。
另外硅表面非常光亮，會(huì )反射掉大量的太陽(yáng)光，不能被電池利用。為此，科學(xué)家們給它涂上了一層反射系數非常小的保護膜，將反射損失減小到5％甚至更小。一個(gè)電池所能提供的電流和電壓畢竟有限，于是人們又將很多電池并聯(lián)或串聯(lián)起來(lái)使用，形成太陽(yáng)能光電板。
太陽(yáng)能電池發(fā)電是根據特定材料的光電性質(zhì)制成的。黑體（如太陽(yáng)）輻射出不同波長(cháng)（對應于不同頻率）的電磁波，如紅外線(xiàn)、紫外線(xiàn)、可見(jiàn)光等等。當這些射線(xiàn)照射在不同導體或半導體上，光子與導體或半導體中的自由電子作用產(chǎn)生電流。
射線(xiàn)的波長(cháng)越短，頻率越高，所具有的能量就越高，例如紫外線(xiàn)所具有的能量要遠遠高于紅外線(xiàn)。但是并非所有波長(cháng)的射線(xiàn)的能量都能轉化為電能，值得注意的是光電效應于射線(xiàn)的強度大小無(wú)關(guān)，只有頻率達到或超越可產(chǎn)生光電效應的閾值時(shí)，電流才能產(chǎn)生。
太陽(yáng)電池發(fā)電是一種可再生的環(huán)保發(fā)電方式，發(fā)電過(guò)程中不會(huì )產(chǎn)生二氧化碳等溫室氣體，不會(huì )對環(huán)境造成污染。
