半导体PN结光伏效应是当入射光子能量大于半导体材料的禁带宽度，就会在PN结的结区形成电子-空穴对。这些非平衡载流子（光生电子和光生空穴）在PN结内建电场的作用下运动。在开路状态下，N区积累光生电子，P区积累光生空穴，产生与内建电场方向相反的光生电场，在P区和N区之间产生光生电压。通过测量这个电压或者通过负载把电压转换成电流并进行测量，就可以探测到入射光。

常见的光伏探测器有光电池、光电二极管、雪崩光电二极管、光电三极管、光电场效应管、PIN管、光电耦合器件。