太阳能电池利用半导体材料的光电效应将太阳能转化为电能。光生伏特效应本质上是，光子照射在太阳能电池上，具有足够能量的光子可以激发生成电子-空穴对，再通过电场作用被分离。电子向带正电的N区运动，空穴向带负电的P区运动，在P区和N区之间产生一个电压。在硅片的两端加上电极并接入电压表，即可测量开路电压，典型值为0.5-0.6V。光照产生的电子-空穴对数量越多，电流越大。太阳能电池的面积越大，产生的电流也越大。
发电原理
太阳光照射到半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是太阳能电池的工作原理。
一、太阳能发电方式
太阳能发电有光热转换方式和光电转换方式两种。
（1）光热转换方式
利用太阳辐射产生的热能发电。太阳能集热器吸收太阳能，将热能转换成工质的蒸汽，再驱动汽轮机发电。此方式效率较低，成本较高。
（2）光电转换方式
利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能。太阳能电池是一种光电二极管，在太阳光照射下产生电流。多个电池串联或并联组成太阳能电池方阵，具备较大的输出功率。太阳能电池具有永久性、清洁性和灵活性等优点，但缺点是设备成本高，利用率较低。
优缺点
与其他发电方式相比
优点
太阳能发电是最理想的新能源，具有以下优点：
- 无枯竭危险
- 安全可靠，无噪声、无污染
- 不受地域限制，可利用屋顶
- 就地发电，无需消耗燃料和线路
- 能源质量高
- 使用者接受度好
- 建设周期短，获取能源时间短
缺点
太阳能发电也存在以下缺点：
- 能量分布密度小，需要占用大面积
- 受季节、昼夜、阴晴等因素影响
- 设备成本高，利用率低，难以广泛应用