光伏太阳能电池的原材料主要是硅。Si的外层有4个电子。当Si不含其他杂质时，Si外层的4个电子与周围的Si电子形成4对共价键，所以没有自由电子。
P的外层有5个电子。当Si掺杂P时，每个P原子周围都会多出一个自由电子。这种半导体称为N型半导体。B的外层有3个电子。当Si掺杂B时，每个硼原子周围都会形成一个空穴。这种半导体称为P型半导体。
当P型半导体与N型半导体结合时，N型半导体中的自由电子会扩散到P型半导体中。因此，在中间耗尽层，N型半导体失去电子带正电，P型半导体获得电子带。负电形成内置电场。
当阳光照射到光伏电池时，光子被激发以产生电子。电子在内置电场的电场力的作用下移动到N区，形成电位差。因此，连接外电路后，电子会从外电路返回到P区，形成电流。这就是光伏电池的发电原理。
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