光伏电池通过光电效应将光能转化为电能。核心材料是半导体，通常是硅。当阳光照射到电池上，光子能量被半导体吸收，激发电子从原子中脱离，形成自由电子和空穴。在半导体内部，通过掺杂工艺形成一个PN结（P型与N型半导体交界处），产生内建电场。这个电场将分离光生电子和空穴：电子被驱向N区，空穴流向P区。在电池两端连接外部电路时，电子从N区经导线流向P区，形成电流，从而持续输出电能。整个过程无机械运动，清洁且静音。