光电池的工作原理是基于光生伏特效应。当光照射在光电池上时，可以直接输出电动势及光电流。

如图4-7(a)所示为硅光电池结构示意图。通常是在N 型衬底上制造一薄层P 型区作为光照敏感面。当入射光子的数量足够大时，P 型区每吸收一个光子就产生一对光生电子—空穴对，光生电子—空穴对的浓度从表面向内部迅速下降，形成由表及里扩散的自然趋势。PN 结的内电场使扩散到PN 结附近的电子—空穴对分离，电子被拉到N 型区，空穴被拉到P 型区，故N 型区带负电，P 型区带正电。如果光照是连续的，经短暂的时间(μs数量级)，在新的平衡状态被建立后，PN 结两侧就有一个稳定的光生电动势输出。

图4-7　硅光电池(www.daowen.com)

(a)　结构示意图；(b)图形符号

光电池的种类很多，有硅、砷化镓、硒、氧化铜、锗、硫化镉光电池等。其中应用最广的是硅光电池，这是因为它有一系列优点，如性能稳定、光谱范围宽、频率特性好、传递效率高、能耐高温辐射和价格便宜等。砷化镓光电池是光电池中的后起之秀，它在效率、光谱特性、稳定性、响应时间等多方面均有许多长处，今后会逐渐得到推广应用。

大面积的光电池组按功率和电压的要求进行串、并联，组成方阵，可以做成太阳能电池电源，在航空、通信、交通等领域得到了广泛应用。