太阳能电池结构
曾经，从电的视点来看，咱们所用的硅都是中性的。剩余的电子被磷中剩余的质子所中和。缺失电子（空穴）由硼中缺失质子所中和。当空穴和电子在N型硅和P型硅的交界处混合时，中性就被损坏了。一切自在电子会填充一切空穴吗？不会。假如是这样，那么整个准备作业就没有什么含义了。不过，在交界处，它们的确会混合构成一道屏障，使得N侧的电子越来越难以抵达P侧。最终会抵达平衡状况，这样咱们就有了一个将两边分隔的电场。
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 光伏电池中的电场效应 |
这个电场适当于一个二极管，答应（乃至推进）电子从P侧流向N侧，而不是相反。它就像一座山——电子能够轻松地滑下山头（抵达N侧），却不能向上攀升（抵达P侧）。
这样，咱们就得到了一个效果适当于二极管的电场，其间的电子只能向一个方向运动。让咱们来看一下在太阳光照耀电池时会发作什么。
当光以光子的方式碰击太阳能电池时，其能量会使电子空穴对开释出来。
每个带着满足能量的光子一般会正好开释一个电子，然后发生一个自在的空穴。假如这发作在离电场满足近的方位，或许自在电子和自在空穴正好在它的影响规模之内，则电场会将电子送到N侧，将空穴送到P侧。这会导致电中性进一步被损坏，假如咱们供给一个外部电流通路，则电子会通过该通路，流向它们的原始侧（P侧），在那里与电场发送的空穴兼并，并在活动的过程中做功。电子活动供给电流，电池的电场发生电压。有了电流和电压，咱们就有了功率，它是二者的乘积。
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 光伏电池的作业原理 |
咱们的光伏电池能够吸收多少太阳光的能量？惋惜的是，此处介绍的简易电池对太阳光能量的吸收率至多为25%左右，一般的吸收率是15%或更低。为什么吸收率会这么低？
可见光仅仅电磁频谱的一部分。电磁辐射不是单频的——它由一系列不同波长（从而发生的一系列能级）组成。（有关电磁频谱的具体介绍，请参阅狭义相对论根本原理。）
光可分为不同波长，咱们能够通过彩虹看出这一点。因为射到电池的光的光子能量规模很广，因而有些光子没有满足的能量来构成电子空穴对。它们仅仅穿过电池，就像电池是通明的相同。但其他一些光子的能量却很强。只要抵达必定的能量——单位为电子伏特（eV），由电池资料（关于晶体硅，约为1.1eV）决议——才干使电子逸出。咱们将这个能量值称为资料的带隙能量。假如光子的能量比所需的能量多，则剩余的能量会丢失掉（除非光子的能量是所需能量的两倍，而且能够创立多组电子空穴对，但这种效应并不重要）。仅这两种效应就会形成电池中70%左右的辐射能丢失。
为何咱们不挑选一种带隙很低的资料，以便运用更多的光子？惋惜的是，带隙还决议了电场强度（电压），假如带隙过低，那么在增大电流（通过吸收更多电子）的一起，也会丢失必定的电压。请记住，功率是电压和电流的乘积。最优带隙能量有必要能平衡这两种效应，关于由单一资料制成的电池，这个值约为1.4电子伏特。
咱们还有其他能量丢失。电子有必要通过外部电路从电池的一侧流到另一侧。咱们能够在电池底部镀上一层金属，以确保杰出的导电性。但假如咱们将电池顶部彻底镀上金属，光子将无法穿过不透光导体，这样就会丢失一切电流（在某些电池中，只要上外表而非一切方位运用了通明导体）。假如咱们只在电池的两边设置触点，则电子需求通过很长一段间隔（关于电子而言）才干抵达接触点。要知道，硅是半导体，它传输电流的功能没有金属那么好。它的内部电阻（称为串联电阻）适当高，而高电阻意味着高损耗。为了最大极限地下降这些损耗，电池上覆有金属接触网，它可缩短电子移动的间隔，一起只掩盖电池外表的一小部分。即使是这样，有些光子也会被网格阻挠，网格不能太小，不然它本身的电阻就会过高。
在实际运用电池之前，还要履行其他几个过程。硅是一种有光泽的资料，这意味着它的反射功能很好。被反射的光子不能被电池运用。出于这个原因，在电池顶部选用抗反射涂层，可将反射丢失下降到5%以下。
最终一步是装置玻璃盖板，用来将电池与元件分隔，以维护电池。光伏模块由多块电池（一般是36块）串联和并联而成，以供给可用的电压和电流等级，这些电池放在一个巩固的结构中，后部别离引出正极端子和负极端子，并用玻璃盖板封上。
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 一般硅光伏电池的根本结构 |
单晶硅并非光伏电池中运用的仅有资料。电池资猜中还选用了多晶硅，虽然这样出产出来的电池不如单晶硅电池的功率高，但能够下降成本。此外，还选用了没有晶体结构的非晶硅，这样做相同是为了下降成本。运用的其他资料还包含砷化镓、硒化铟铜和碲化镉。因为不同资料的带隙不同，因而它们好像针对不同的波长或不同能量的光子进行了“调谐”。一种进步功率的办法是运用两层或许多层具有不同带隙的不同资料。带隙较高的资料放在外表，吸收较高能量的光子；而带隙较低的资料放在下方，吸收较低能量的光子。这项技能可大大进步功率。这样的电池称为多接面电池，它们能够有多个电场。
