太阳能电池板是对光做出反应的设备，可以将光能转化为电能。能产生光伏效应的材料有很多种，比如：单晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化镓、硒铟铜等等。他们发电的原理基本相同。现在我们将以晶体硅为例来描述光伏发电的过程。磷型晶体硅可以掺磷得到氮型硅，从而形成磷氮结。当光照射到太阳能电池表面时，一些光子被硅材料吸收。光子能量转移到硅原子上，导致电子越来越多的运动成为自由电子，聚集在pn结两侧形成电势差。电路外接时，在这个电压的作用下，电流会流过外接电路，产生一定的输出功率。这个过程的本质是光子能量转化为电能的过程。
1、光热电转换法利用太阳辐射产生的热能发电。一般太阳能集热器将太阳能电池板吸收的热能转化为工业蒸汽，然后驱动汽轮机发电。前者是光热转换过程。后一种过程是热电转换过程，和普通的火力发电一样。太阳能热发电的缺点是效率低，成本高。估计它的投资至少比普通火力发电厂贵5-10倍。一座1000兆瓦的太阳能热电站需要投资20-25亿美元，平均1 kW投资2000-2500美元。所以适合小规模的特殊场合，大规模利用则不经济，无法与普通火力发电厂或核电厂竞争。2、光电直接转换模式该模式利用光电效应将太阳辐射能量直接转换为电能。光电转换的基本设备是太阳能电池。太阳能电池是利用光伏效应将太阳能直接转化为电能的装置。这是一个半导体光电二极管。光照在光电二极管上，光电二极管会将太阳能转化为电能，产生电流。当许多电池串联或并联时，它们可以成为输出功率相对较大的太阳能电池阵列。太阳能电池板是一种很有前途的新型电源，具有三大优点：永久、清洁灵活。太阳能电池使用寿命长。只要太阳存在，太阳能电池就可以长期投资使用。与火力发电和核能发电的庭院灯底座相比，太阳能电池不会造成环境污染。太阳能电池可以是大的、，也可以是小的，从容量100万千瓦的中型电站到只用于一个家庭的太阳能电池，这是其他能源无法比拟的。
