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太陽能電池是以光電效應為基礎把光能直接轉換成電能的裝置。硅基薄膜太陽能通常采用PIN的結構：I層用來吸收太陽光能量，P層和N層用來形成內建電場以收集電荷。當入射光照在電池表面，I層會吸收光子的能量并產生空穴電子對。在PN結的內建電場作用下，空穴向P層移動，電子向N層移動。在不斷有陽光入射并存在外接負載時，會產生持續穩定的電流。