為更有效的利用由電子與空穴來(lái)產(chǎn)生電流，因此必須加入電場(chǎng)使自由電子與空穴分離進(jìn)而產(chǎn)生電流。1產(chǎn)生電場(chǎng)的方式很多如PN接面、金屬半導(dǎo)體接面等，其中1常用的方式為PN接面。提高自由電子濃度常用的方法是在硅中加入少量的五價(jià)原子，五價(jià)原子的四個(gè)價(jià)電子與硅鍵結(jié)后剩下一個(gè)價(jià)電子，使剩下的價(jià)電子游離只需要0.05ev，比原來(lái)的1.1ev小很多，在室溫超過(guò)200度k時(shí)即可使所有雜質(zhì)產(chǎn)生自由電子，同樣在硅中加入少量的三價(jià)原子可以提高空穴濃度。常用的光電效應(yīng)轉(zhuǎn)換器件有光敏電阻、光電倍增器、光電池、PIN管、CCD等。

在硅中加入五價(jià)原子后稱(chēng)之為N型半導(dǎo)體，加入三價(jià)原子后稱(chēng)之為P型半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體及P型半導(dǎo)體雖然帶有自由電子或空穴但本身仍然保持電中性，如果N型半導(dǎo)體及P型半導(dǎo)體內(nèi)雜質(zhì)濃度均勻分布則內(nèi)部沒(méi)有電場(chǎng)存在。若將N型半導(dǎo)體及P型半導(dǎo)體接和在一起，會(huì)因?yàn)閮蛇呑杂呻娮优c空穴的濃度不同產(chǎn)生擴(kuò)散。N型半導(dǎo)體中自由電子濃度較高，因此自由電子由N型半體向P型半導(dǎo)體擴(kuò)散，同樣的空穴會(huì)由P型半導(dǎo)體向N型半導(dǎo)體擴(kuò)散。在硅中加入五價(jià)原子后稱(chēng)之為N型半導(dǎo)體，加入三價(jià)原子后稱(chēng)之為P型半導(dǎo)體。

通過(guò)PN結(jié)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能。太陽(yáng)能電池對(duì)光電轉(zhuǎn)換材料的要求是轉(zhuǎn)換、能制成大面積的器件，以便更好地吸收太陽(yáng)光。已使用的光電轉(zhuǎn)換材料以單晶硅、多晶硅和非晶硅為主。用單晶硅制作的太陽(yáng)能電池，轉(zhuǎn)換達(dá)20%，但其成本高，主要用于空間技術(shù)。多晶硅薄片制成的太陽(yáng)能電池，雖然光電轉(zhuǎn)換效率不高（約10%），但價(jià)格低廉，已獲得大量應(yīng)用。此外，化合物半導(dǎo)體材料、非晶硅薄膜作為光電轉(zhuǎn)換材料，也得到研究和應(yīng)用。N型半導(dǎo)體及P型半導(dǎo)體雖然帶有自由電子或空穴但本身仍然保持電中性，如果N型半導(dǎo)體及P型半導(dǎo)體內(nèi)雜質(zhì)濃度均勻分布則內(nèi)部沒(méi)有電場(chǎng)存在。

1、多接面、多能隙、多能帶結(jié)構(gòu)，使用不同能隙的材料來(lái)吸收不同波長(zhǎng)的光子。減少載子能帶內(nèi)的能量釋放，大幅度提高太陽(yáng)能電池的效率；2、一個(gè)光子產(chǎn)生多個(gè)電子一空穴對(duì)，增加輸出的光 電流，從而提高太陽(yáng)能 電池的效率；3、熱載子太陽(yáng)能電池，提高載子溫度能夠大幅度提高太陽(yáng)能電池的效率；4、黑體輻射的頻譜轉(zhuǎn)換，將太陽(yáng)光改變成理想的光源，減少載子能帶內(nèi)的能量釋放，提高太陽(yáng)能電池的效率；5、新材料如染料感光太陽(yáng)能電池、聚合物和有機(jī)物材料的太陽(yáng)能電池等；光生載流子的數(shù)量與光強(qiáng)度有關(guān)，因此，反向飽和電流會(huì)隨著光強(qiáng)的變化而變化，從而可以把光信號(hào)的變化轉(zhuǎn)為電流及電壓的變化。6、熱光伏特1效應(yīng)，將不能進(jìn)行光伏效應(yīng)的太陽(yáng)能通過(guò)晶格振動(dòng)的多聲子吸收轉(zhuǎn)化為可以進(jìn)行光伏效應(yīng)的光能 ，從而提高太陽(yáng)能電池的效率。