太阳能庭院灯的光伏电池实际上是一块大面积的半导体二级管。它是将杂质填入半导体晶体构成的PN结。如果杂技是带有一个价电子的磷原子，则只需要四个与相邻的硅原子形成共价键，剩下的第五个比较松弛。在晶体的该区域有许多剩余的负电荷，因此称作N极。与此相成完整的共价键一个电子，所以就从相连的硅原子中夺取一个价电子来形成完整的共价键，被夺走的电子留下一下空位，成为带有正电荷的束缚不紧的空穴。P极中，多余的空穴多于电子，因此电子被称为少数载流子。
　　
　　一旦形成PN结，由于结两边的电子和空穴的浓度不同，电子就要强烈的从N区向P区扩散，这个电场反过来又在结处产生一个内部电位降，促使阻抗电子和空穴进一步扩散。包含这两种电荷层的区域为空间电荷区，通过空间电荷区的作用，逐渐达到PN结内部的平衡状态。
　　
　　当光照射到半导体上时，在区间内产生电子-空穴对，导致带电载流子数目倍增，这些充电载流子受内建电场的吸引在空间电荷区内流动，在PN结逐渐形成一个光生电场，当接上一个负载电阻R后。将会流过电流，消耗功率。
　　
　　当太阳能庭院灯的光伏电池上无光线照射时，其电气特征表现为二极管特性。一旦有入射光线，光电流将使光伏电池特性曲线向逆电流方向平移。光伏电池的实际输出电压-电流曲线可以通过在电池两端关联。依次改变负荷值并测量，画出不同的电池输出电压电流值而获得。