光电池的基本原理是基于“光生伏打效应”。它实质上是一个大面积的PN结，当光照射到PN结的一个面，若光子能量大于半导体材料的禁带宽度，那么P型区每吸收一个光子就产生一对自由电子和空穴，电子的空穴对从表面向内迅速扩散，在结电场的作用下，最后建立一个与光照强度有关电动势，继而产生电流。

　　光电二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子。