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在摻雜的雜質作用下，P型硅材料具有較多帶正電的空穴，而N型硅則具有較多帶負電的電子。電子和空穴相對擴散、復合，在P型和N型硅材料的接觸表面產生一個由N型硅指向P型硅的內建電場 。當入射的太陽光被吸收時，內建電場處產生的電子將會受電場作用而移動至N型硅處，空穴則移動至P型硅處，在兩側分別累積。若以導線相連，就可以產生電流了。
雖然這么神奇的電池板板可以直接把光轉換成電，但可不是什么光都可以的 。事實上，太陽光（太陽輻射）在穿過大氣層到達地面的過程中，大氣中的空氣分子、水蒸氣、塵埃等會對太陽光產生 吸收、反射、散射 等作用，這些作用不僅會使太陽光的輻射強度減弱，還會改變輻射的方向和輻射的光譜分布。也就是說，到達地面的太陽光通常由 直接太陽輻射和散射太陽輻射 組成。
直接太陽輻射是指直接來自太陽，其輻射方向不發(fā)生改變的輻射。散射太陽輻射是指被大氣中的空氣分子、微塵、水汽等吸收、散射和反射的一部分太陽輻射。到達地面的散射太陽輻射和直接太陽輻射之和稱為總輻射。
在太陽電池組件工作的過程中，實際上主要是直接太陽輻射 起到重要作用。 換句話說，陽光普照的大晴天，就算偶然飄過的一朵云都會給正在工作的太陽能電池板帶來很大的影響。 加上云層移動的不確定性，導致太陽電池的發(fā)電量也具有很大的不可預測性。
既然陰天和多云都會對太陽電池的發(fā)電效果產生那么大的影響，那晚上太陽落山之后呢？僅靠著月球反射的那一丟丟光亮，那自然是發(fā)不了電的了。 要想讓晚上的萬家燈火用上太陽電池發(fā)出來的電能，我們把電池白天發(fā)出來的電儲存起來，等晚上再釋放，不就可以了嗎？那這個儲存方式，可得好好說道說道了呢~
考慮到太陽能發(fā)電的強烈波動性，目前多采取可以在短時間內改變發(fā)電量的天然氣發(fā)電作為其互為補充的發(fā)電方式。 一方面，太陽能發(fā)電可以降低天然氣使用量從而降低其發(fā)電成本，而另一方面，天然氣發(fā)電可以彌補太陽能的不穩(wěn)定性，兩者配合度極佳； 此外，風力發(fā)電、水力發(fā)電、抽水蓄能電站以及蓄電池、壓縮空氣儲能等都可以作為太陽能發(fā)電的互補發(fā)電形式。
比如在南方地區(qū)比較常見的 抽水蓄能電站 ，就是在山頂上修建一個水池，然后利用太陽能電池在白天發(fā)出的比較多的電能，把水提到高處的水池里，將電能轉換成水的勢能。 但了晚上電池板不工作的時候，就可以將山頂上的這些水放到低處。 在水往下流的時候，其重力做功，推動發(fā)電機工作，進而又將勢能轉化成了電能。
比如在南方地區(qū)比較常見的 抽水蓄能電站 ，就是在山頂上修建一個水池，然后利用太陽能發(fā)電在白天發(fā)出的比較多的電能，把水提到高處的水池里，將電能轉換成水的勢能。 但了晚上電池板不工作的時候，就可以將山頂上的這些水放到低處。 在水往下流的時候，其重力做功，推動發(fā)電機工作，進而又將勢能轉化成了電能。
在我國的光伏儲能體系中，電網可以給蓄電池充電，蓄電池也可以給電網放電，所以其能量流動關系可用下圖來表示。 光伏儲能系統(tǒng)能量管理的目標是： 能量資源與負荷需求的精確匹配。由于集合了不同的技術，重要的是采取正確的策略實現(xiàn)性能的最大化以及成本最小化。
除了夜晚外，陰天也同樣可以利用太陽電池發(fā)電。瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院的研究人員使用鈣鈦礦材料作為捕光設備，并使用一種有機空穴運輸材料取代傳統(tǒng)電池中使用的電解液。 這一方法將太陽能電池的轉化效率提高到了15%，在陰天和人造光環(huán)境下也具有較高的轉化效率。
加利福尼亞大學洛杉磯分校研究人員發(fā)明了一種利用熱電效應在夜間發(fā)電的裝置，該裝置可以利用白天與夜晚溫度之間的差異，將溫差轉換為電能。
德國發(fā)明了一種“全天候”太陽電池，整個電池看起來就像一個透明的水晶球。它可以360°無死角地吸收太陽光，當太陽光照射進入水晶球體內，在其內部會發(fā)生不斷的反射，直至太陽光被完全吸收。
此外，還有很多針對改進太陽電池發(fā)電效率的改進措施，終有一天，能夜間發(fā)電的太陽電板電池將不再是問題。
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