阳光照射在半导体p-n结上，形成一个新的空穴-电子对。在p-n结的电场作用下，空穴从n区流向p区，电子从p区流向n区，连接电路后形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。
太阳能光伏发电有两种方式，一种是光热电转换方式，另一种是直接光电转换方式。
(1）光热电转换法是利用太阳辐射产生的热能发电，一般是通过太阳能集热器将吸收的热能转化为工质的蒸汽，然后驱动涡轮机发电。前一个过程是光-热转换过程；后一个过程是热-电转换过程，与普通火力发电相同。光热发电的缺点是效率很低，成本很高，估计投资至少是普通火力发电站的5到10倍。一个1000MW的光热电站需要投资20到25亿美元，平均1kW的投资为2000到2500美元。因此，目前只能在特殊场合小规模使用，大规模使用在经济上很不划算，无法与普通火电厂或核电站竞争。
(2）光-电的直接转换方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换为电能，光-电转换的基本装置是太阳能电池。太阳能电池是一种因光电效应而将太阳能直接转化为电能的器件，是一种半导体光电二极管，当阳光照射在光电二极管上时，光电二极管将太阳的光能转化为电能，产生电流。当许多电池串联或并联时，就可以成为一个输出功率相对较大的太阳能电池阵列。太阳能电池是一种很有前途的新型电源，具有三大优势：性、清洁性和灵活性。太阳能电池寿命长，只要有太阳存在，太阳能电池就可以一次投入，长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会造成环境污染；太阳能电池可以做大、小、中、大型电站，大到100万千瓦的中型电站，小到只有一户人家有太阳能电池板，这是其他电源所不能比拟的。
