當半導體的表面受到太陽光照射時，如果其中有些光子的能量大于或等于半導體的禁帶寬度，就能使電子掙脫原子核的束縛，在半導體中產(chǎn)生大量的電子-空穴對，這種現(xiàn)象稱為內(nèi)電效應(原子把電子打出金屬的現(xiàn)象是外光電效應)。半導體材料就是依靠內(nèi)光電效應把光能轉(zhuǎn)化為電能的，因此實現(xiàn)內(nèi)光電效應的條件是所吸收的光子能量要大于半導體材料的禁帶寬度，即

　　hv≥Eg

　　式中,hv為光子能量;h為普朗克常數(shù);v為光波頻率;E為半導體材料的禁帶寬度。

　　由于C=vλ,其中C為光速，入是光波波長

　　這表示光子的波長只有滿足了式的要求，才能產(chǎn)生電子一空穴對。

　　通常將該波長稱為截止波長，以λg表示.波長大于λg的光子就不能產(chǎn)生載流子。

　　不同的半導體材料由于然帶寬度不同，要求用來激發(fā)電子-空穴對的光子能量也不一樣。在同一塊半導體材料中 ，超過禁帶寬度的光子被吸收以后轉(zhuǎn)化為電能，而能量小于禁帶寬度的光子被半導體吸收以后則轉(zhuǎn)化為熱能，不能產(chǎn)生電子-空穴對，只能使半導體的溫度升高。可見，對于太陽電池而言,禁帶寬度有著舉足輕重的影響，禁帶寬度越大，可供利用的太陽能就越少，它使每種太陽電池對所吸收光的波長都有一定的限制。

　　照到太陽電池上的太陽光線，-部 分被太陽電池上表面反射掉，另一部分被太陽電池吸收，還有少量透過太陽電池。在被太陽電池吸收的光子中,那些能趾大于半導體禁帶寬度的光子，可以使得半導體中原子的價電子受到激發(fā)，在P區(qū)、空間電荷區(qū)和N區(qū)都會產(chǎn)生光生電子-空穴對，也稱光生載流子。這樣形成的電子-空穴對由于熱運動,向各個方向遷移。光生電子-空穴對在空間電荷區(qū)中產(chǎn)生后，立即被內(nèi)建電場分離，光生電子被推進N區(qū)，光生空穴被推進P區(qū)。在空間電荷區(qū)邊界處總的載流子濃度近似為0。在N區(qū)，光生電子一空穴產(chǎn)生后，光生空穴便向P-N結(jié)邊界擴散，一旦到達 P-N結(jié)邊界，便立即受到內(nèi)建電場的作用，在電場力作用下作漂移運動，越過空間電荷區(qū)進入P區(qū)，而光生電子(多數(shù)載流子)則被留在N區(qū)。P區(qū)中的光生電子也會向P-N結(jié)邊界擴散，并在到達P-N結(jié)邊界后，同樣由于受到內(nèi)建電場的作用而在電場力作用下作漂移運動，進人N區(qū)，而光生空穴(多數(shù)載流子)則被留在P區(qū)。因此，在P.N結(jié)兩側(cè)產(chǎn)生了正、負電荷的積累，形成與內(nèi)建電場方向相反的光生電場。這個電場除了一部分抵消內(nèi)建電場以外，還使P型層帶正電,N型層帶負電，因此產(chǎn)生了光生電動勢，這就是光生伏特效應(簡稱光伏)。

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