Eine Solarzelle besteht aus zwei Arten von Halbleitern, genannt p-Typ und n-Typ Silizium. Das Silizium vom p-Typ wird durch Zugabe von Atomen—wie Bor oder Gallium—erzeugt, die ein Elektron weniger in ihrem äußeren Energieniveau haben als Silizium. Da Bor ein Elektron weniger hat, als zur Bildung der Bindungen mit den umgebenden Siliziumatomen erforderlich ist, wird eine Elektronenvakanz oder ein „Loch“ erzeugt.,
Das Silizium vom n-Typ wird hergestellt, indem Atome eingeschlossen werden, die ein weiteres Elektron in ihrer äußeren Ebene haben als Silizium, wie Phosphor. Phosphor hat fünf Elektronen in seinem äußeren Energieniveau, nicht vier. Es verbindet sich mit seinen Silizium-Nachbaratomen, aber ein Elektron ist nicht an der Bindung beteiligt. Stattdessen ist es frei, sich innerhalb der Siliziumstruktur zu bewegen.
Eine Solarzelle besteht aus einer Schicht aus Silizium vom Typ p, die neben einer Schicht vom Typ n angeordnet ist (Abb. 1)., In der n-Typ-Schicht gibt es einen Überschuss an Elektronen, und in der p-Typ-Schicht gibt es einen Überschuss an positiv geladenen Löchern (die aufgrund des Mangels an Valenzelektronen frei sind). In der Nähe der Verbindung der beiden Schichten bewegen sich die Elektronen auf einer Seite der Verbindung (n-Typ-Schicht) in die Löcher auf der anderen Seite der Verbindung (p-Typ-Schicht). Dadurch entsteht ein Bereich um den Übergang, der als Erschöpfungszone bezeichnet wird und in dem die Elektronen die Löcher füllen (Abb. 1, closeup).