太阳能电池是一种以光伏半导体材料为基础，对光能作出响应并能将其转换成电能的器件。能产生光伏效应的半导体材料有许多种，例如单晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化镓、硒铟铜等，它们的发电原理基本相同。

    太阳能电池主要是以半导体材料硅为基体，利用扩散工艺在硅晶体中掺入杂质：当掺入硼、磷等杂质时，硅晶体中就会产生一个空穴，形成N型半导体。掺入磷原子后，硅晶体中就会有一个电子，形成P型半导体。P型半导体和N型半导体结合在一起就形成了P-N结。当太阳光照射硅晶体后，P-N结中N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流，在P-N结中形成电势差，这就形成了电源，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。

太阳能发电有两种方式：一种是“光-热-电”间接转换方式，另一种是“光-电”直接转换方式。

    “光-热-电”间接转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。因成本问题，目前只能小规模地应用于特殊的场合。“光-电”直接转换方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，转换的基本装置就是太阳能电池。