太阳能电池是以光电效应为基础把光能直接转换成电能的装置。硅基薄膜太阳能通常采用PIN的结构：I层用来吸收太阳光能量，P层和N层用来形成内建电场以收集电荷。当入射光照在电池表面，I层会吸收光子的能量并产生空穴电子对。在PN结的内建电场作用下，空穴向P层移动，电子向N层移动。在不断有阳光入射并存在外接负载时，会产生持续稳定的电流。