太阳能是一种辐射能，它必须借助予能量转换器才能变换成为电能。这个把太阳能（或其他光能）变换成电能的能量转换器，就叫做太阳能电池。
太阳能电池的工作原理基础是半导体p-n结的“光生伏打”效应。所谓光生伏打效应，简单地说，就是当物体受到光照时，其体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。在气体、液体和固体中均可产生这种效应，但在固体尤其是在半导体中，光能转换为电能的效率特别高。因此半导体中的光电效应引起人们的格外关注，研究得最多，并发明制造出了半导体太阳能电池。
可将半导体太阳能电池的发电过程概括成如下4点：
(1)首先是收集太阳光和其他光使之照射到太阳能电池表面上。
(2)太阳能电池吸收具有一定能量的光子，激发出非平衡载流子（光生载流子）一电子一空穴对。这些电子和空穴应有足够的寿命，在它们被分离之前不会复合消失。
(3)这些电性符号相反的光生载流子在太阳能电池p-n结内建电场的作用下，电子一空穴对被分离，电子集中在一边，空穴集中在另一边，在p-n结两边产生异性电荷的积累，从而产生光生电动势，即光生电压。
(4)在太阳能电池p-n结的两侧引出电极，并接上负载，则在外电路中即有光生电流通过，从而获得功率输出，这样太阳能电池就把太阳能（或其他光能）直接转换成了电能。
