為更有效的利用由電子與空穴來產生電流，因此必須加入電場使自由電子與空穴分離進而產生電流。1產生電場的方式很多如PN接面、金屬半導體接面等，其中1常用的方式為PN接面。隨著科技的進步，CCD技術日臻完善，已廣泛用于安全防范、電視、工業(yè)、通信、遠程教育、可視網絡1電話等領域。提高自由電子濃度常用的方法是在硅中加入少量的五價原子，五價原子的四個價電子與硅鍵結后剩下一個價電子，使剩下的價電子游離只需要0.05ev，比原來的1.1ev小很多，在室溫超過200度k時即可使所有雜質產生自由電子，同樣在硅中加入少量的三價原子可以提高空穴濃度。

硅光電池就是一個大面積PN結。光照可以使薄薄的P型區(qū)產生大量的光生載流子。這些光生電子和空穴，會向PN結方向擴散。擴散過程中，一部分電子和空穴復合消失,大部分擴散到PN結邊緣。在結電場的作用下，大部分光生空穴被電場推回P型區(qū)而不能穿越PN結；大部分光生電阻卻受到結電場的加速作用穿越PN結，到達N型區(qū)。如果入射光強度太高，導致器件內電流太大，以至于電陰極和倍增極因發(fā)射二分解，就會造成光電倍增管的永1久性波壞。隨著光生電子在N型區(qū)的積累及光生空穴在P型號區(qū)的積累，會在在PN對的兩側產生一個穩(wěn)定的電位差，這就是光生電動勢。

1、多接面、多能隙、多能帶結構，使用不同能隙的材料來吸收不同波長的光子。減少載子能帶內的能量釋放，大幅度提高太陽能電池的效率；2、一個光子產生多個電子一空穴對，增加輸出的光 電流，從而提高太陽能 電池的效率；3、熱載子太陽能電池，提高載子溫度能夠大幅度提高太陽能電池的效率；選取太陽光電池材料的第二考量是光導效果，欲選取光導效果佳的材料首先必須了解太陽光的成分及其能量分布狀況，進而找出適當的物質作為太陽光電池的材料。4、黑體輻射的頻譜轉換，將太陽光改變成理想的光源，減少載子能帶內的能量釋放，提高太陽能電池的效率；5、新材料如染料感光太陽能電池、聚合物和有機物材料的太陽能電池等；6、熱光伏特1效應，將不能進行光伏效應的太陽能通過晶格振動的多聲子吸收轉化為可以進行光伏效應的光能 ，從而提高太陽能電池的效率。