光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。光伏发电的主要核心元件是太阳能电池，其它元件有蓄电池组、控制器等元件，太阳能电池将太阳光储备起来，然后再经过一系列的技术操作，将其太阳光能转变为电，这种技术的好处就是在有光时候，太阳能电池都能搜集储备。
光生伏特效应--(可制作光电池、光敏二极管、光敏三极管和半导体位置敏感器件传感器）；侧向光生伏特效应（殿巴效应）--(可制作半导体位置敏感器件（反转光敏二极管）传感器）；PN结光生伏特效应--(可制作光电池、光敏二极管和光敏三极管传感器）。
光伏发电的原理和半导体有密切的关系，光伏发电的原理就是半导体的光电效应，当太阳光照射在半导体材料构成的P-N结上时，电子由N极区向P极区移动，形成电压，电路接通后形成电流。
太阳光的光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。光子照射在半导体P-N结材料上，N区的电子会移动到P区空穴，形成电流流过外部电路。
光伏发电需要什么材料？
材料牛注：太阳能发电作为清洁能源领域的“佼佼者”目前备受业界关注。如果你对此感兴趣，就让我们带你了解太阳能电池的构成和相关的光伏材料。
太阳能发电装置，通常被称为太阳能电池，能够直接将太阳光能转换为电能。在太阳能电池板中，太阳释放的光子使半导体材料的外层电子脱离原子键的束缚。当电子受迫在同一方向运动时，便可以产生电流，为电子设备供电或向电网输送电力。
自从法国物理学家Alexandre-Edmond Bequerel 在1839年首次将光伏发电技术理论化至今，光伏发电一直是科研领域的主题之一。目前，随着美国、日本和欧洲的主要研究团队在加速推进各自太阳能系统的产业化，光伏产业国际市场也持续扩大。
光伏组件
虽然光伏发电系统的组成材料各异，但所有的组件都包括若干层从向光面到背光面的材料。太阳光首先穿过保护层（通常为玻璃），然后通过透明接触层进入到电池内部。在组件的中心是吸附材料，这一层材料吸收光子，进而完成“光生电流”。而其中的半导体材料取决于具体的光伏系统需求。
在吸附层材料下面是完成电路导通的背金属层。复合薄膜层在背金属层下面，其作用是使光伏组件防水绝热。通常光伏组件背部会添加额外的保护层，保护层材料为玻璃、铝合金或塑料。
半导体材料
光伏发电系统中的半导体材料可以是硅、多晶薄膜或单晶薄膜。硅材料包括单晶硅、多晶硅和非晶硅。单晶硅具有规则的结构，它比多晶硅光电转换率高。
非晶硅中的硅原子是随机分布的，其光电转换率也低于单晶硅，但是与晶体硅相比，它能捕捉到更多的光子，同时在非晶硅中添加锗或碳进行合金化可以增强其这一特性。
铜铟硒（Copper indium diselenide, CIS）、碲化镉(cadmium telluride, CdTe)和薄膜硅都是常用的多晶薄膜材料，而光电转换率较高的材料如砷化镓（gallium arsenide，GaAs）也通常包含单晶硅薄膜材料。上述材料都因其独特的性能而用于特定的光伏发电领域。这些特性包括：结晶度、带隙大小、吸收性能和加工难易程度。
外部因素对半导体的影响
晶体结构中的原子排列顺序决定了半导体材料的结晶度，而太阳能电池的电荷传输、电流密度和能量转换效率都要受到结晶度的影响。半导体材料的带隙是使电子从束缚状态过渡到自由状态（即允许电子传导）所需的最小能量。带隙大小通常以Eg表示，它描述的是价带和导带的能量差。半导体材料的价带是低能级，导带是高能级。吸收系数用于表征某特定波长的光子穿透介质的距离，它决定了光子被介质吸收的能力。吸收系数由电池材料和被吸收光子的波长决定。
各种半导体材料和器件的成本和加工难易程度取决于多种因素，包括材料的种类和使用规模，生产周期以及电池在沉积室内的迁移特性。在具体的光伏发电需求中，每一个因素都将起到重要作用。