太阳能电池是利用半导体P－N结受光照射时的光伏效应发电，太阳能电池的基本结构就是一个大面积的平面P－N结，图5－1为半导体P－N结示意图。

P型半导体中有相当数量的空穴，几乎没有自由电子。N型半导体中有相当数量的自由电子，几乎没有空穴。当两种半导体结合在一起形成P－N结时，N区的电子（带负电）向P区扩散，P区的空穴（带正电）向N区扩散，在P－N结附近形成空间电荷区与势垒电场。势垒电场会使载流子向扩散的反方向做漂移运动，最终扩散与漂移达到平衡，使流过P－N结的净电流为零。在空间电荷区内，P区的空穴被来自N区的电子复合，N区的电子被来自P区的空穴复合，使该区内几乎没有能导电的载流子，又称为结区或耗尽区。以上就是P－N结的形成过程。

当光电池受光照射时，部分电子被激发而产生电子－空穴对，在结区激发的电子和空穴分别被势垒电场推向N区和P区，使N区有过量的电子而带负电，P区有过量的空穴而带正电，P－N结两端形成电压，这就是光伏效应，若将P－N结两端接入外电路，就可向负载供电。