硅光电池的结构如图9.1.10所示。它是在一块N型硅片上用扩散的办法掺入一些P型杂质(例如硼)形成PN结。当入射光照射到P型表面时，若光子能量hr大于半导体材料的禁带宽度，则在P型区每吸收一个光子便产生一个自由电子和空穴。P型区表面吸收的光子越多，激发出的电子-空穴对也越多。
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越深入半导体内部电子-空穴对越少。由于浓度差便形成从表面向体内扩散的自然趋势。空穴是P型区的多数载流子。入射光所产生的空穴浓度比原有的热生空穴要低得多，而入射光所产生的电子则向内部扩散。若能在它复合之前到达PN结过渡区，则在结电场的作用下正好将电子推向N型区，这样光照所产生的电子空穴对就被结电场分离开来。从而使P型区带正电，N型区带负电，形成光生电动势。