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产生光伏效应的材料有多种，如单晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化镓、硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体硅为例描述光伏效应过程.P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。如下图所示，当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收，光子的能量传递给了硅原子，使其电子发生了越迁，成为自由电子。自由电子在P-N结两侧集聚从而形成电位差，当外部接通电路时，在该电位差的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是光子能量转换成电能的过程。
