当采用适应波长的光照射到半导体系统上时，系统吸收光能后两端会产生电动势，这种现象称为光生伏特效应；例如，当光照射到半导体pn结上时，一定条件下光被半导体吸收后，在导带和价带中产生非平衡载流子-----电子和空穴。由于pn结势垒区存在着较强的内建电场，因而产生在势垒区中的非平衡电子和空穴，或者产生在势垒区外但扩散进势垒区中的非平衡电子和空穴，在内建电场的作用下，分别向相反方向运动，结果使p区电势升高，n区电势降低，pn结两端形成光生电动势，当两端接上一定回路时就会产生电流，这就是pn结的光生伏特效应。而基于半导体的光生伏特效应直接将太阳能转换为电能的光伏器件叫做太阳能电池。太阳能电池的转换效率定义为太阳能电池在回路中的最大输出功率与太阳光的输入功率之比。