晶硅光伏产业链示意图

光伏发电的核心原理是“光生伏特效应”，即在光照条件下，硅半导体内部会产生电位差，从而将光能转换为电能。

硅原子最外层拥有4个价电子，在单晶结构中，每个硅原子都和另外4个硅原子相连，并且彼此共用一对电子。这种共用电子对的结构称为“共价键”。在受到光照射后，价电子挣脱原子核成为自由电子，相应得，共价键中失去一个电子，留下一个“空穴”。自由电子和自由空穴统称为“载流子”。但在纯净状态下，硅的自由电子和空穴浓度极低，为了增强导电性，需要在纯硅中掺杂其他元素。

N型半导体（N取自于Negative，由于电子带负电而得名）：在硅晶体中掺入少量五价元素（如磷元素）。硅原子被磷原子取代，磷原子最外层的五个电子其中四个与周围的硅原子形成共价键，多出一个电子不受束缚，成为自由电子。含电子浓度较高的半导体称为N型半导体，其导电性主要由自由电子产生。由于磷元素等在半导体材料中能提供一个电子，因此它们也称为施主杂质。

P型半导体（P取自于Positive，由于空穴带正电而得名）：在硅晶体中参入少量三价元素（如硼元素）。硅原子被硼原子取代，硼原子最外层的三个电子与周围的硅原子形成共价键，但多出一个“空穴”（相当于“正电荷”）。含“空穴”浓度较高的半导体称为P型半导体，其导电性主要由“空穴”产生。由于硼元素等在半导体材料中能提供一个空穴，这个空穴可以吸引别的电子，而在其他的位置形成另一个空穴，因此又被称为受主杂质。