1849年，“光－伏”（photo-voltaic）一词出现，意指由光产生电动势。到了1950年代，随着人们对半导体物理性质的逐渐了解，美国贝尔实验室于1954年发现，在硅中掺入一定量的杂质，会使其对光更加敏感，并制作出了个有实际应用价值的太阳能电池。

在掺杂的杂质作用下，P型硅材料具有较多带正电的空穴，而N型硅则具有较多带负电的电子。电子和空穴相对扩散、复合，在P型和N型硅材料的接触表面产生一个由N型硅指向P型硅的内建电场。当入射的太阳光被吸收时，内建电场处产生的电子将会受电场作用而移动至N型硅处，空穴则移动至P型硅处，在两侧分别累积。若以导线相连，就可以产生电流了。

  虽然这么神奇的电池板可以直接把光转换成电，但可不是什么光都可以的。事实上，太阳光（太阳辐射）在穿过大气层到达地面的过程中，大气中的空气分子、水蒸气、尘埃等会对太阳光产生吸收、反射、散射等作用，这些作用不仅会使太阳光的辐射强度减弱，还会改变辐射的方向和辐射的光谱分布。也就是说，到达地面的太阳光通常由直接太阳辐射和散射太阳辐射组成。

      直接太阳辐射是指直接来自太阳，其辐射方向不发生改变的辐射。散射太阳辐射是指被大气中的空气分子、微尘、水汽等吸收、散射和反射的一部分太阳辐射。到达地面的散射太阳辐射和直接太阳辐射之和称为总辐射。

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