硅光电池是根据 太阳能光伏 效应而制成的将光能转换成 电能 的一种器件，它的基本结构就是一个P-N结。 硅光电池是一个大面积的 光电二极管 ，它被设计用于把 单射 到它表面的光能转化为电能，因此，可用作 光电探测器 和光电池，被广泛用于太空和野外便携式仪器等能源。硅光电池的伏安特性曲线相当于把普通二极管的伏安特性曲线向下平移。
当硅光电池PN结处于零偏或反偏时，若有光照，电池对 光子 的本征吸收和非本征吸收都产生光生 载流子 ，但能引起光伏效应的只能是本征吸收所激发的少数载流子。入射光子将把处于 价带 中的束缚 电子 激发到 导带 ，激发出的电子 空穴 对在内 电场 作用下分别 漂移 到N型区和P型区，当在PN结两端加负载时就有一光生电流流过负载。
应用
光敏传感器 的基础是 光电导效应 ，即利用光子照射在器件上，使电路中产生电流或使电导特性发生变化的效应。目前半导体光敏传感器在数码摄像、光通信、航天器、 太阳能电池 等领域得到了广泛应用，在现代科技发展中起到了十分重要的作用。
能源 硅光电池串联或并联组成电池组与 镍镉电池 配合、可作为 人造卫星 、 载人飞船 、 航标灯 、无人 气象站 等设备的电源；也可做 电子 手表、 电子计算器 、小型号汽车、游艇等的电源。
光电检测器件--用作近红外 探测器 、光电读出、光电 耦合 、 激光 增加准直、电影还音等设备的光 感受器 。
光电控制器件--用作 光电开关 等光电控制设备的转换器件。
产业
太阳能光伏 技术可直接将 太阳 的光能转换为 电能 ，用此技术制作的 太阳能板 使用方便，特别是近年来微小型半导体 逆变器 迅速发展，促使其应用更加快捷。美、日、欧和发展中国家都制定出庞大的光伏技术发展计划，开发方向是大幅度提高光电池转换效率和稳定性， 降低成本 ，不断扩大产业。目前已有80多个国家和地区形成商业化、半商业化生产能力，年均增长达16%，市场开拓从空间转向地面系统应用，甚至用于驱动交通工具。据报道，全球发展、建造 太阳能 住宅（光电池作屋顶、外墙、窗户等建材用）投资规模为600亿美元，而到2005年还会再翻一倍达1200亿美元， 太阳能光伏 技术制作的光电池有望成为21世纪的新能源。以下按其材料分类，展示光伏技术、产业及市场发展动向。
类别
晶体硅
晶体硅光电池有 单晶硅 与 多晶硅 两大类，用P型（或n型）硅衬底，通过磷（或硼）扩散形成Pn结而制作成的，生产技术成熟，是光伏市场上的主导产品。采用埋层 电极 、表面 钝化 、强化陷光、密栅工艺、优化背电极及接触电极等技术，提高材料中的 载流子 收集效率，优化抗反射膜、凹凸表面、高反射背电极等方式，光电转换效率有较大提高。单晶硅 太阳能板 面积有限，目前比较大的为Φ10至20cm的圆片，年产能力46MW/a。目前主要课题是继续扩大产业规模，开发带状硅光电池技术，提高材料利用率。国际公认最高效率在AM1.5条件下为24%，空间用高质量的效率在AM0条件约为13.5?18%，地面用大量生产的在AM1条件下多在11?18%之间。以定向凝固法生长的铸造 多晶硅 锭 代替 单晶硅 ，可 降低成本 ，但效率较低。优化正背 电极 的 银浆 和铝浆 丝网印刷 ，切磨抛工艺，千方百计进一步降成本，提高效率，大 晶粒 多晶硅 太阳能板 的转换效率最高达18.6%。
非晶硅
a-Si（非晶硅）光电池一般采用高频辉光放电方法使 硅烷 气体分解沉积而成的。由于分解沉积温度低，可在玻璃、 不锈钢板 、陶瓷板、柔性塑料片上沉积约1μm厚的薄膜，易于大面积化（0.5m×1.0m），成本较低，多采用 引脚 结构。为提高效率和改善稳定性，有时还制成三层pin等多层叠层式结构，或是插入一些过渡层。其商品化产量连续增长，年产能力45MW/a，10MW生产线已投入生产，全球市场用量每月在1千万片左右，居 薄膜电池 首位。发展集成型a-Si 太阳能板 组件， 激光切割 的使用有效面积达90%以上，小面积转换效率提高到14.6%，大面积大量生产的为8-10%，叠层结构的最高效率为21%。研发动向是改善薄膜特性，精确设计光电池结构和控制各层厚度，改善各层之间界面状态，以求得高效率和高稳定性。
多晶硅
p-Si（多晶硅，包括 微晶 ）光电池没有光致衰退效应，材料质量有所下降时也不会导致光电池受影响，是国际上正掀起的前沿性研究热点。在 单晶硅 衬底上用液相 外延 制备的p-Si 太阳能板 转换效率为15.3%，经减薄衬底，加强陷光等加工，可提高到23.7%，用CVD法制备的转换效率约为12.6-17.3%。采用廉价衬底的p-Si薄膜生长方法有PECVD和热丝法，或对a-Si：H材料膜进行后 退火 ，达到低温固相晶化，可分别制出效率9.8%和9.2%的无退化电池。微晶硅薄膜生长与a-Si工艺相容，光电性能和稳定性很高，研究受到很大重视，但效率仅为7.7%。大面积低温p-Si膜与-Si组成叠层电池结构，是提高a-S 太阳能板 稳定性和转换效率的重要途径，可更充分利用 太阳 光谱，理论计算表明其效率可在28%以上，将使硅基薄膜光电池性能产生突破性进展。铜 光电池
CIS （铜铟硒）薄膜光电池已成为国际 太阳能光伏 界研究开发的热门课题，它具有转换效率高（已达到17.7%），性能稳定，制造成本低的特点。CIS光电池一般是在玻璃或其它廉价衬底上分别沉积 多层膜 而构成的，厚度可做到2?3μm，吸收层CIS膜对电池性能起着决定性作用。现已开发出反应共蒸法和硒化法（溅射、蒸发、电沉积等）两大类多种制备方法，其它 散逸层 通常采用真空蒸发或溅射成膜。阻碍其发展的原因是工艺重复性差，高效电池成品率低，材料组分较复杂，缺乏控制薄膜生长的分析仪器。CIS光电池正受到产业界重视，一些知名公司意识到它在未来能源市场中的前景和所处地位，积极扩大开发规模，着手组建中试线及 工厂 。
碲化镉
CdTe（ 化镉）也很适合制作薄膜 太阳能板 ，其理论转换效率达30%，是非常理想的 光伏材料 。可采用 升华 法、电沉积、喷涂、 丝网印刷 等10种较简便的加工技术，在低衬底温度下制造出效率12%以上的CdTe光电池，小面积CdTe光电池的国际先进水平光电转换率为15.8%，一些公司正深入研究与产业化中试，优化薄膜制备工艺，提高组件稳定性，防范Cd对环境污染和操作者的健康危害。
砷化镓
GaAs （ 化 镓 ）光电池大多采用液相 外延 法或MOCVD技术制备。用GaAs作衬底的 太阳能板 效率高达29.5%（一般在19.5%左右），产品耐高温和辐射，但生产成本高，产量受限，目前主要作空间电源用。以 晶圆 作衬底，用MOCVD技术异质外延方法制造GaAs电池是 降低成本 很有希望的方法。
其它材料
InP（ 磷化铟 ）光电池的抗辐射性能特别好，效率达17%到19%，多用于空间方面。采用SiGe 单晶 衬底，研制出在AM0条件下效率大于20%的GaAs/Si 异质结 外延 光电池，最高效率23.3%。Si/Ge/ GaAs 结构的异质外延 太阳能板 在不断开发中，控制各层厚度，适当变化结构，可使太阳光中各种波长的 光子 能量都得到有效利用，GaAs基多层结构光电池效率已接近40%。