人類目前使用的最主要能量來源是化石能源，例如大部分汽車用的仍然是汽油和柴油，飛機用的都是航空煤油，發電廠當中還有很多是用火力發電，等等。但地球從外界接收能量的最大來源，其實是太陽。
地球接收太陽能的平均功率是17300萬億瓦，是現在全球能耗功率的1萬倍，也就是說，隻要我們想辦法從太陽能當中汲取萬分之一並加以利用，就能滿足全人類的能源需求。目前人類使用能源的主要方式，其實是用電，當然交通當中的燃油使用率依然很高，但是在不遠的未來，相信人類的主流交通工具所使用的能量會是電能，譬如高鐵就完全是用電的。在汽車領域，電動車也會變得越來越主流。
但問題是，要如何把太陽能轉化成電能呢？這利用的是一個叫作“光生伏特效應”的物理現象。簡單來說就是用兩種半導體，把P型半導體和N型半導體接在一起，做成太陽能電池板。半導體是一種導電性介於導體和絕緣體之間的材料，當加在上麵的電壓大的時候，它就表現為導電，反之則表現為絕緣。
所謂P型半導體，是在半導體當中有很多電子被拔掉後留下的“空洞”，學名叫“空穴”。我們知道原子是中性的，但它是由帶負電的電子和帶正電的原子核組成的，如果我們想辦法在一個材料中拔掉它的電子，那剩下來的“空穴”不就帶正電了嗎？這正是P型半導體的特點，它攜帶很多帶正電的空穴，N型半導體則容易攜帶電子，它剛好跟P型半導體相反。P型半導體和N型半導體連接在一起形成PN結。
太陽光無非就是電磁波，電磁波進入PN結後，會把兩種電荷的載體，也就是“空穴”和電子都激發出來，這就會在PN結當中形成電壓，再在兩極上接根電線就能發電了。這就是太陽能發電的原理，叫光生伏特效應。