光电效应当电子从外界获得能量时将会跳到较高的能阶，获得的能量越多跳的能阶也越高，电子处在较高的能阶时并不稳定，很快就会把获得的能量释放回到原来的能阶。如果电子获得的能量够高就摆脱原子核的束缚成为自由电子，电子空出来的位置则称为空穴。自由电子可能会因为摩擦或碰撞等因素损失能量，***后受到空穴的吸引而复合。发光二极管的发光颜色(波长)，困半导体材料及掺杂成分不同而不同。例如，硅的***外层电子要成为自由电子需要吸收1.1ev的能量，当硅***外层电子吸收到的光能量超过1.1ev时将会产生自由电子及空穴

扩散的结果使得接面附近的N型半导体失去电子得到空穴而带正电，P型半导体失去空穴得到电子而带负电。因为电荷密度不均因此在接面附近产生电场，如果有自由电子或空穴在电场内产生，则会因为受到电场的作用而移动，自由电子向N型半导体移动，而电洞向P型半导体移动，因此这个区域缺乏自由电子或空穴而称之为空乏区。选取太阳光电池材料的第二考量是光导效果，欲选取光导效果佳的材料首先必须了解太阳光的成分及其能量分布状况，进而找出适当的物质作为太阳光电池的材料。当光照射在空乏区内将硅原子的电子激发产生光生电子与空穴对，电子与空穴对会因为电场作用而使电池内的电荷往两端集中，此时只要外加电路将两端连接即可利用电池内的电力

1、多接面、多能隙、多能带结构，使用不同能隙的材料来吸收不同波长的光子。减少载子能带内的能量释放，大幅度提高太阳能电池的效率；2、一个光子产生多个电子一空穴对，增加输出的光 电流，从而提高太阳能 电池的效率；3、热载子太阳能电池，提高载子温度能够大幅度提高太阳能电池的效率；4、黑体辐射的频谱转换，将太阳光改变成理想的光源，减少载子能带内的能量释放，提高太阳能电池的效率；5、新材料如染料感光太阳能电池、聚合物和有机物材料的太阳能电池等；1产生电场的方式很多如PN接面、金属半导体接面等，其中***1常用的方式为PN接面。6、热光伏特1效应，将不能进行光伏效应的太阳能通过晶格振动的多声子吸收转化为可以进行光伏效应的光能 ，从而提高太阳能电池的效率。