在某些情况下将光能转换为电能的效果半导体材料被称为光生伏打效应．这直接将光能转化为电能，不需要任何中间过程。为证明光生伏打效应让我们假设一块硅晶体。
该块的上部掺杂有供体杂质，下部掺杂有接受或杂质。因此，与P型区域相比，在n型区域中，自由电子的浓度非常高，与块的N型区域相比，p型区域中的孔浓度非常高。将有一个高浓度的梯度航空公司收取穿过块的结线。来自n型区域的自由电子尝试扩散到p型区域，并且p型区域中的孔尝试在晶体中扩散到n型区域。这是因为本质上的电荷载体总是倾向于从高浓度区域扩散到低浓度区域。由于扩散，N型区域的每种自由电子电，同时朝向p型区域，它在n型区域中留下其后面的阳性供体离子。
这是因为n型区域中的每一个由一个中性供体原子贡献。类似地，当一个孔从p型区域扩散到n型区域时，它在p型区域中留下了负接受或离子。
由于每个孔由p型区域中的一个受体原子贡献。这两个离子I.供体离子和受体离子是固定的，并固定在其晶体结构中的位置。不用说，最接近p型区域的n型区域的那些自由电子在p型区域中的第一漫反射，因此在与结邻相邻的n型区域中产生一层正不动力供体离子。
类似地，最接近N型区域的p型区域的自由孔，因此在n型区域中的第一漫射中，在与结邻相邻的p型区域中产生一层阴性固定受体离子。这些阳性和负离子浓度层产生电场穿过从N型侧到P型侧的阳性的连接点。现在由于存在这种电磁场电荷载流子在晶体中经历了根据该电场的方向漂移的力。如我们所知，正电荷总是沿电场方向漂移，因此n型区域中的带正电的孔（如果有的话）现在漂移到结的P侧。
而p型区(如果有的话)的负电荷会向n型区漂移，负电荷总是与电场方向相反。在一个pn结电荷载体的扩散和漂移仍在继续。扩散航空公司收取产生并增加了跨越结的势垒的厚度，载流子的漂移减少了势垒的厚度。在正常热平衡条件下，在没有外力作用的情况下，载流子的扩散与载流子的漂移相等且相反，因此势垒的厚度保持不变。
现在硅晶体块的n型表面暴露于阳光下。一些光子被硅块吸收。一些吸收光子将具有大于硅原子的价电子的价和导带之间的能量隙的能量。因此，共价键中的一些价电子将被激发并从粘合粘合的粘合中跳出来跳出。以这种方式，由于入射光，在晶体中产生电子空穴对。在n型侧的这些光产生的电子空穴对的孔具有足够的重组概率与巨大的电子（多数载体）。因此，太阳能电池设计如此设计，即光产生的电子或孔不会获得足够的机会与多数载体重组。
这半导体(硅)掺杂如此之多以致于pn结在非常近的细胞暴露表面附近形成。如果在结的一个少数载波扩散长度内产生电子孔对，则电子 - 孔对的电子将朝向N型区域和对该对的孔引起的P区域横扫到P区域电场交界处，因此平均而言，它将有助于当前的外部电路中的流量。
