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太阳能电池是一种利用光电转换原理将太阳辐射从半导体物质转化为电能的装置，俗称“光伏电池”。用于太阳能电池的半导体材料是一种特殊的材料介于导体和绝缘体之间，和半导体的原子由带正电的原子核和带负电的电子，半导体硅原子的外层是提供4个电子，原子核周围旋转的按照固定的轨道。当受到外部能量的作用时，这些电子变成自由电子，从轨道中出来，在原来的位置留下一个“洞”，在纯硅晶体中自由电子和洞的数量相等。它是一种空穴型半导体，一般用符号P表示，如果像硼和镓这样的元素被合并到硅晶体中，因为这些元素可以捕获电子；如果能释放电子的磷、砷等被结合在一起，就变成了电子半导体，用符号n表示。如果这两种半导体结合在一起，界面就形成了p-n结。太阳能电池的美丽就在于这个“结”，而p-n结就像一堵墙，阻挡了电子和空穴的运动。当太阳能电池暴露在阳光下时，一部分光被反射，一部分光被吸收，一部分光通过电池传输。吸收光能激发电子抑制高能状态，产生电子空穴对，导致大量的负电荷积累的感光面太阳能电池的影响下p-n结的内部电场，和大量的正电荷积累在细胞的背光，是上述“光生伏打效应”。如果在p型层和n型层上加一根金属线，并接通负载，则电流通过外部电路。为了获得更高的输出电压和更大的功率容量，通常情况下，多片太阳能电池连接在一起，构成一个电池组装应用程序。已知的用于制造太阳能电池的半导体材料有十多种，因此太阳能电池也有很多种。目前，技术最为成熟，具有商业价值的太阳能电池是硅太阳能电池。