在硅中加入五价原子后称之为N型半导体，加入三价原子后称之为P型半导体。N型半导体及P型半导体虽然带有自由电子或空穴但本身仍然保持电中性，如果N型半导体及P型半导体内杂质浓度均匀分布则内部没有电场存在。若将N型半导体及P型半导体接和在一起，会因为两边自由电子与空穴的浓度不同产生扩散。N型半导体中自由电子浓度较高，因此自由电子由N型半体向P型半导体扩散，同样的空穴会由P型半导体向N型半导体扩散。太阳能电池对光电转换材料的要求是转换效率高、能制成大面积的器件，以便更好地吸收太阳光。
1、用户太阳能电源：用于边远无电地区，如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等；3-5kw家庭屋顶并网发电系统；光伏水泵，解决无电地区的深水井饮用、灌溉；2、交通领域：如航标灯、交通、铁路信号灯、交通站、光缆维护站、广播、通讯、寻呼电源系统、农村微波电话光伏系统、小型通信机、士兵供电等；3、石油、海洋、气象领域：石油管道和水库闸门阴极保护太阳能 电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气 象/水文观测设备等；随着科技的进步，CCD技术日臻完善，已广泛用于安全防范、电视、工业、通信、远程教育、可视网络1电话等领域。
1、多接面、多能隙、多能带结构，使用不同能隙的材料来吸收不同波长的光子。减少载子能带内的能量释放，大幅度提高太阳能电池的效率；2、一个光子产生多个电子一空穴对，增加输出的光 电流，从而提高太阳能 电池的效率；3、热载子太阳能电池，提高载子温度能够大幅度提高太阳能电池的效率；4、黑体辐射的频谱转换，将太阳光改变成理想的光源，减少载子能带内的能量释放，提高太阳能电池的效率；5、新材料如染料感光太阳能电池、聚合物和有机物材料的太阳能电池等；太阳能编光电转换锁定本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目审核。6、热光伏特1效应，将不能进行光伏效应的太阳能通过晶格振动的多声子吸收转化为可以进行光伏效应的光能 ，从而提高太阳能电池的效率。 