光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应，将光能直接转变为电能的一种技术。当半导体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流。
光伏发电装置主要有太阳电池片、控制器与逆变器三个部分组成，光伏组件由电子元器件组合而成。太阳能电池芯片是具有光电效应的半导体器件，
下面将详细地介绍这一过程。
N型半导体和P型半导体半导体的电导率则介于绝缘体及电导体之间。而本征半导体是指完全纯净的、具有晶体结构的半导体，它原子之间形成共价键，共用两个电子。当受到外界的能量刺激时，电子成为自由电子（带负电），挣脱原子核的束缚。自由电子的流动，使得共价键中产生了空位，即为空穴（带正电）。在这里，自由电子和空穴都成为载流子。由于本征半导体的载流子含量极少，因此导电性能很差。
通过掺入微量的杂质（某种元素），本征半导体可转化为杂质半导体，导电性能大大增强。
掺入五价磷元素取代硅原子，掺杂后自由电子数目大量增加，自由电子导电成为这种半导体的主要导电方式，称为N型半导体。掺入三价硼元素取代硅原子，掺杂后空穴数目大量增加，空穴导电成为这种半导体的主要导电方式，称为P型半导体。PN结是由一个N型掺杂区和一个P型掺杂区紧密接触所构成的。在一块完整的硅片上，用不同的掺杂工艺使其一边形成N型半导体，另一边形成P型半导体，两种半导体的交界面附近的区域为PN结。太阳能电池的基本结构就是一个大面积平面PN结。
光伏发电的原理半导体的PN 结被光照后，被吸收的光激发被束缚的高能级状态下的电子， 使之成为自由电子，这些自由电子在晶体内向各方向 移动，余下空穴（电子以前的位置）。空穴也围绕晶体飘移，自由电子（－）在N 结聚集，空穴（＋）在P 结 聚集地，当外部环路被闭合，则电流产生。