当P型半导体和N型半导体结合在一起时，它们的接触面会形成一个PN结，同时产生电势差。这是因为P型半导体里空穴多，N型半导体里自由电子多，两者存在浓度差，导致N区的电子往P区扩散，P区的空穴往N区扩散。
硅是如何实现光能到电能直接转换的
扩散过程中会形成一个从N指向P的内电场，这个电场会阻止扩散继续进行。等到两者达到平衡后，就会在交界面形成一个特殊的薄层，这个薄层就是PN结，它本身就带有一定的电势差。
理论上，光伏发电技术几乎可以用在一切需要电源的地方，不管是天上飞的航天器，还是家里用的电源，又或者是规模庞大的兆瓦级电站，甚至小到儿童玩具，都能看到光伏电源的身影，应用范围真的特别广。
太阳能光伏发电最基础的元件就是太阳能电池片，常见的类型有单晶硅、多晶硅、非晶硅以及薄膜电池这几类。从使用情况来看，单晶和多晶电池的用量是最大的，非晶电池大多用在一些小型系统或者计算器的辅助电源上。
光伏发电的核心理论是光生伏特效应，简单来说就是利用太阳能电池把太阳光能直接变成电能。整个系统主要由太阳能电池板、控制器和逆变器三大部分组成，全部靠电子元器件工作，没有复杂的机械部件，所以设备很精炼，既可靠稳定又寿命长，安装维护也特别方便。
举个实际的例子，2004年9月，咱们国内第一座屋顶太阳能发电站在北京正式建成并投入使用。这套系统安装在北京市路灯管理中心的4栋办公楼和左安门宾馆的屋顶上，既可以单独供电，也能接入电网供电，总装机容量有140千瓦，一年能发大概15万千瓦时的电，足够让4万盏100瓦的路灯亮一整年。
目前国产的晶体硅电池，转换效率大概在10%到13%之间，而国外生产的同类产品，效率大约在12%到14%。由一个或者多个太阳能电池片组合在一起，就成了我们常说的太阳能电池板，也就是光伏组件。
和掺硼的情况不同，如果在硅晶体里掺入磷原子，由于磷原子有5个电子，就会有一个电子变得特别活跃，从而形成N型半导体。
当有光照射到晶片上时，PN结里的空穴和电子会开始移动，N型半导体的空穴往P型区走，P型区的电子往N型区走。这样一来，就会形成从N型区到P型区的电流，同时PN结的电势差也会随之形成，这时候晶片就相当于一个电源了。
现在光伏发电产品主要应用在三大领域：一是给没有电的地方提供电源，比如偏远无电地区的居民生活生产用电，还有微波中继、通讯电源，以及一些移动和备用电源；二是太阳能日用电子产品，像太阳能充电器、路灯、草坪灯这些；三是并网发电，这在国外一些发达国家已经大面积推广，咱们国家目前还在起步阶段。
当往硅晶体里掺入硼这类杂质时，硅晶体中就会出现空穴。因为硼原子周围只有3个电子，所以会形成蓝色的空穴，这种空穴由于缺少电子而处于不稳定状态，很容易吸收电子来中和，这样就能形成P型半导体。