太陽能是一種輻射能，它必須借助予能量轉換器才能變換成為電能。這個把太陽能(或其他光能)變換成電能的能量轉換器，就叫做太陽能電池。

太陽能電池的工作原理基礎是半導體p-n結的“光生伏打”效應。所謂光生伏打效應，簡單地說，就是當物體受到光照時，其體內的電荷分布狀態發生變化而產生電動勢和電流的一種效應。

在氣體、液體和固體中均可產生這種效應，但在固體尤其是在半導體中，光能轉換為電能的效率特別高。因此半導體中的光電效應引起人們的格外關注，研究得最多，并發明制造出了半導體太陽能電池。

可將半導體太陽能電池的發電過程概括成如下4點：

(1)首先是收集太陽光和其他光使之照射到太陽能電池表面上。

(2)太陽能電池吸收具有一定能量的光子，激發出非平衡載流子(光生載流子)一電子一空穴對。這些電子和空穴應有足夠的壽命，在它們被分離之前不會復合消失。

(3)這些電性符號相反的光生載流子在太陽能電池p-n結內建電場的作用下，電子一空穴對被分離，電子集中在一邊，空穴集中在另一邊，在p-n結兩邊產生異性電荷的積累，從而產生光生電動勢，即光生電壓。

(4)在太陽能電池p-n結的兩側引出電極，并接上負載，則在外電路中即有光生電流通過，從而獲得功率輸出，這樣太陽能電池就把太陽能(或其他光能)直接轉換成了電能.