光伏发电的首要原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时，它的热量可以被金属中某个电子悉数吸收，电子吸收的热量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。硅原子有4个外层电子，如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如原子，就成为N型半导体；若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子，构成P型半导体。当P型和N型结合
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在一起时，接触面就会构成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照射到P－N结后，空洞由P区往N区移动，电子由N区向P区移动，构成电流。光电效应就是光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间发生电位差的现象。它首先是由光子(光波)转化为电子、光热量转化为电热量的进程；其次，是构成电压进程。
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