制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应，根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：
1、硅太阳能电池；
2、以无机盐如砷化镓Ⅲ-Ⅴ化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；
3、功能高分子材料制备的大阳能电池；
4、纳米晶太阳能电池等。
不论以何种材料来制作电池，对太阳能电池材料一般的要求有：
1、半导体材料的禁带不能太宽；
2、要有较高的光电转换效率：
3、材料本身对环境不造成污染；
4、材料便于工业化生产且材料性能稳定。
基于以上几个方面考虑，硅是最理想的太阳能电池材料，这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因。
但随着新材料的不断开发和相关技术的发展，以其它村料为基础的太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景。
太阳能电池的PN结处存在一个由N区指向P区的内电场。当阳光照射到太阳能电池表面时，小部分被反射，大部分穿过减反射膜进入硅电池，其中能量大于禁带宽度的光子被硅吸收后，激发出光生载流子。
在N区产生的光生空穴会向PN结扩散，进入PN结区后，即被内电场推向P区。在P区产生的光生电子先向PN结扩散，进入PN结区后，即被内电场推向N区。而在刚结区产生的电子空穴对，则立即被内电场分别推向N区和P区。因此在被照射的太阳能电池中，N区积累了大量光生电子，而P区则积累了大量空穴，在PN结两侧出现了光生电动势。
若在两电极间接上负载，则会有光生电流通过负载。太阳的光能就这样直接变成了电能。
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