太阳能电池板的核心原理其实非常直观：当太阳光照射到半导体的p-n结上时，光子能量激发出新的空穴和电子对。在p-n结内部电场的作用下，空穴被推向n区，电子被推向p区，这样一旦接通外部电路，就会形成持续的电流。这正是光电效应在太阳能电池中的具体应用表现。
太阳能电池板是如何发电的？
从能量转换的角度看，太阳能电池是利用半导体材料的光电效应，将太阳能直接转化为电能。这主要依赖于光生伏特效应，即光线被电池界面层吸收后，具有足够能量的光子能把P型硅和N型硅共价键中的电子激起，从而产生电子-空穴对，实现光能到电能的初步转换。
光本质上是电磁波，由交替变化的电磁场组成。就像收音机天线在电磁场中感应出电流一样，光照射到物体上时，电磁波会在原子分子间引起谐振，感应出高频电流。虽然光波频率极高，电子移动距离微小且方向不定，看似没有直流输出，但太阳能电池作为大面积二极管，利用单向导电性将这些高频电流整流输出，实现了光电转换。
在界面层附近产生的电子和空穴，在复合之前会被空间电荷电场分离。电子向带正电的N区移动，空穴则向带负电的P区运动。这种电荷的空间分离在P区和N区之间产生了一个可测量的向外电压。此时如果在硅片两侧加上电极并接入电压表，就能检测到这个电压。
对于常见的晶体硅太阳能电池，其开路电压的典型数值一般在0.5到0.6伏特之间。光照越强，界面层产生的电子-空穴对就越多，电流也就越大。同时，界面层吸收的光能总量与电池面积成正比，因此太阳能电池的面积越大，产生的电流也就越大，发电能力也越强。