为什么阳光可以变成电？
太阳能是地球上大部分能量的“来源”。然而，人类只利用了太阳能的很小一部分。让太阳给予的“礼物”更有用的最好方法，就是把它变成一种更方便使用的有效形式，比如人们离不开的电。
利用太阳光发电有两种方式:一种是直接利用太阳光发电，称为太阳能光伏发电；另一种是太阳光间接发电，也叫太阳能光热发电。
在太阳能光热发电中，有一种技术叫做聚光太阳能发电(简称CSP)，即首先将太阳光用抛物面透镜集中在一个装有合成油的吸热管上，当合成油被太阳光加热到400℃左右时，热油被输送到换热器，循环水被换热器加热产生蒸汽，带动涡轮旋转，从而带动发电机发电。太阳能光热发电的原理和常规的火力发电差不多，只是热能来自于阳光，而不是煤炭燃烧，所以非常清洁。
与太阳能光热发电不同，光伏发电直接将太阳光转化为电能。科学家发现了一种可以吸收太阳光来发电的半导体材料，这种特殊的能力被称为光伏效应。
光伏效应涉及两个基本过程，一个是电子-空穴对的产生，另一个是电子-空穴对的分离。
物质由分子组成，分子由原子组成，原子中有电子。半导体也是一种物质，里面有电子。半导体中的电子吸收太阳光后，获得能量，变得异常“兴奋”，于是从低能态“跳跃”到高能态。由于电子的离去，在低能态的位置留下了一个电子的“空座”，科学家将这个空座命名为“空穴”。因为电子带负电，空穴带正电。这就是电子空穴对的产生。
如果你在水里加一点糖，它会变成糖水，如果你加一点盐，它会变成盐水。同样，如果在半导体中掺入两种不同的物质，比如加入一点磷或硼，半导体就会变成两种“味道”不同的半导体，一种叫N型半导体，一种叫P型半导体。如果N型半导体和P型半导体接触在一起，将在界面处形成pn结。pn结界面上有一个内建电场，可以分离电子-空穴对，引导所有电子“聚集”在N型半导体侧，空穴“聚集”在P型半导体侧。这就是电子-空穴对的分离。
半导体中的电子在吸收太阳光并获得能量后，离开它们的“座位”，产生电子-空穴对。pn结内建电场将这些电子-空穴对分开，带负电的电子全部聚集在一边，带正电的空穴聚集在另一边。通过在两侧安装电极来形成电池。这种电池被称为光伏电池或太阳能电池。这就是太阳光直接变成电的过程。