光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應直接將光能轉變為電能的技術。其關鍵元件是太陽能電池。將太陽能電池串聯并封裝后可形成太陽電池組件，配合功率控制器等部件構成光伏發電裝置。太陽光照射到半導體p-n結上，產生新的空穴-電子對。在p-n結內建電場作用下，空穴由n區流向p區，電子則從p區流向n區。當電路接通時，即可形成電流。這就是光電效應太陽能電池的工作原理。太陽能發電主要分為兩種方式：光—熱—電轉換方式和光—電直接轉換方式。光—熱—電轉換方式是指通過太陽輻射產生的熱能發電，通常由太陽能集熱器將吸收的熱能轉換成工質的蒸氣，再驅動汽輪機發電。前一過程為光—熱轉換，后一過程為熱—電轉換，與普通火力發電類似。然而，太陽能熱發電的效率低且成本高昂，預計其投資至少比普通火電站貴5～10倍。光—電直接轉換方式則是利用光伏效應，直接將太陽輻射能轉換為電能。太陽能電池作為光—電轉換的基本裝置，是一種光生伏特效應的器件，類似于半導體光電二極管。當太陽光照射到光電二極管上時，光電二極管會將光能轉換為電能，從而產生電流。多個電池串聯或并聯可以形成具有較大輸出功率的太陽能電池陣列。太陽能電池作為一種新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優勢。其壽命長，只要太陽存在，即可通過一次投資長期使用；與火力發電、核能發電相比，太陽能電池不會引起環境污染。