光伏效應的能帶

在熱平衡條件下，結區有統一的EF；在遠離結區的部位，EC、EF、Eν之間的關系與結形成前狀態相同。
從能帶圖看，N型、P型半導體單獨存在時，EFN與EFP有一定差值。當N型與P型兩者緊密接觸時，電子要從費米能級高的一方向費米能級低的一方流動，空穴流動的方向相反。同時產生內建電場，內建電場方向為從N區指向P區。在內建電場作用下，EFN將連同整個N區能帶一起下移，EFP將連同整個P區能帶一起上移，直至將費米能級拉平為EFN=EFP，載流子停止流動為止。在結區這時導帶與價帶則發生相應的彎曲，形成勢壘。勢壘高度等于N型、P型半導體單獨存在時費米能級之差：
qUD=EFN-EFP
得
UD=(EFN-EFP)/q
q：電子電量
UD：接觸電勢差或內建電勢
對于在耗盡區以外的狀態：
UD=(KT/q)ln(NAND/ni2)
NA、ND、ni：受主、施主、本征載流子濃度。
可見UD與摻雜濃度有關。在一定溫度下，P-N結兩邊摻雜濃度越高，UD越大。
禁帶寬的材料，ni較小，故UD也大。