태양광 셀의 재료로 가장 많이 사용하는 것은 실리콘(Si, 규소)입니다. '결정질 실리콘 태양전지' 라고 부르기도 합니다.

결정질 실리콘 태양전지는 불순물의 종류에 따라서 상하 2층 구조로 되어 있습니다. 불순물은 인(P)와 붕소(B)를 넣어두는데 실리콘 속에 10만분의1 ~ 100만분의 1의 비율로 들어가 있습니다. 불순물을 넣는 이유는 발전을 촉진시키는 재료입니다.

실리콘은 독특한 특성이 있습니다. 빛을 쬐면 실리콘의 전자가 본래의 궤도를 이탈해 자유 전자가 됩니다. 이 현상을 이용해 전기를 생산하는 것입니다. 그런데 실리콘으로만 되어 있으면 생겨난 자유전자가 바로 가까이 새로 생긴 홀(정공)로 이동해 버립니다. 전기 흐름이 생기기 어려운 구조가 됩니다. 그래서 흐름을 만들기 위해서 불순물로 인과 붕소를 넣어주는 것입니다.

인(P)는 실리콘(Si)보다 전자가 하나 더 많습니다. 즉 위층(n형반도체)은 항상 자유전자가 넘치는 상태로 유지됩니다.

붕소(B)는 실리콘(Si)보다 전자가 하나 더 적습니다. 즉 아래층(p형반도체)은 항상 전자가 부족한 상태를 유지하게 됩니다.

n형반도체와 p형반도체를 붙여놓으면, 접합부위에서는 n형반도체에 있던 자유전자와 p형반도체에 있는 정공과 결합하여 안정된 상태를 만듭니다. 즉, 하나의 경계면이 생깁니다.

이 경계면을 접합면 또는 pn접합 이라고 합니다.pn접합이 벽이 되어서 위층은 항상 자유전자가 존재를 하고, 아래층은 항상 정공(홀)이 존재하는 안정화된 상태를 이루고 있습니다.

pn접합은 하나의 벽이 됩니다. 자유전자나 홀(정공)은 접합면(pn접합)을 넘어서 이동할 수  없습니다.

*. pn접합은 빛을 쬐지 않아도 전압을 걸면 한쪽 방향으로 전기가 흐릅니다, 이 장치는 교류를 직류로 바꾸는 장치나 발광다이오드 등으로 사용됩니다.