太阳能电池板的原理是基于半导体的光伏效应，将太阳辐射转换成电能。晶体中的电子数量总是与核弹头的数量相对应，因此P型和N型硅在外部是电中性的。例如，在太阳下发射的P型或N型硅只是被加热，其外观没有变化。虽然高能电子被光从化学键中释放出来，导致电子-空穴对，但在很短的时间内(μ在S)，即电子被捕获。

当P型和N型半导体聚集在一起时，在两个半导体的边界区域会形成一种特殊的薄膜。在界面的P型一侧出现负电压，在N型一侧出现正电压。这是由于P型半导体有许多空穴，N型半导体有许多自由电子，其浓度很低。N段电子在P段散射，P段空穴在N段散射。 在N段散射后，在P段产生一个 "内部电场"，防止散射。一旦达到平衡，就会形成一个特殊的膜，产生一个电位差，即p-n转换。到目前为止，大多数太阳能组件制造商通过扩散工艺在P型硅板上创建N型条带，P-N(或N+/P)过渡在两个区段的交叉点形成。太阳能电池板的主要结构是一个大型平面P型节点。

当一束光从太阳能电池板发射出来，光在边界层被吸收，足够能量的光子可以激发P-硅和N-硅共价键中的电子，形成电子-空穴对。靠近边界层的电子和空穴被空间电荷的电场相互分离，然后重新结合。电子进入正电压区N，空穴进入负电压区P。电荷在边界层上的分离在P和H区之间产生了一个可测试的电压。在这一点上，可以添加电极，并在硅片的两侧打开一个电压表。对于石英硅太阳能组件，开路电压通常为0.5-0.6V。边界层中由光产生的电子孔比电流更重要。边界层吸收的光能越多，边界层面积就越大，即太阳能得到的电池电流就越多。

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