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太阳能光伏发电一般指能利用半导体直接将光能转换为电能的一种能源形式。晶硅类太阳能电池是最普遍的一种形式，太阳能电池起源于1839年，法国贝克勒尔是第一个发现了液态电解质的光生伏特现象的科学家。其一般构造如图所示，在基体硅中渗入棚原子以后，便会产生空穴。同理，在基体硅中掺入磷原子以后，由于磷原子相比于硅原子，其最外层是具有五个电子的特殊结构，相比于硅原子的四电子结构就会有多出来的一个电子变得非常活跃，叫做N型半导体。晶体硅太阳能电池片主要是用硅半导体材料作为基体制成较大面积的平面PN结，即在规格大约为15 cm×15 cm的P型硅片上经扩散炉扩散磷原子，扩散出一层很薄的经过重掺杂的N型层。然后经刻蚀到达PECVD在整个N型层表面上镀上一层减反射膜用来减少太阳光的反射损失，达到丝网在扩散面印刷上金属栅线作为太阳能电池片的正面接触电极。在刻蚀面印刷金属膜，作为太阳能电池片的背面欧姆接触电极，并烧结封装。
当有具定能量的光子照射到太阳能电池片上时，会生成许多新的电子-空穴对。因为电池材料的不断吸收导致入射光强不断减小，因此沿着入射方向，电池片内部电子-空穴对的密度逐渐减小，在浓度差的作用下电子-空穴对向着电池片内部做扩散运动。当电子-空穴对扩散达到PN结界限时，会在内建电场的作用下被拆分，空穴、电子受力从而被推向P区和N区，如果此时电路正处于开路的状态，那么这些光生电子和空穴就会分别集聚在P区和N 区周围，P区便会得到附加正电荷，同理N区便会得到附加负电荷，P区与N区累积的正负电荷就会在PN结上产生光生电动势，若此时接通太阳能电池片的正负极就会形成电流。此时PN结的内部就会形成了由N区指向P区的光生电流产生。
