光伏效应在液体和固体物质中都可以发生，但只有固体(尤其是半导体PN结器件)在太阳光下光电转换效率高。晶体硅太阳能电池利用光伏效应原理，可以直接将太阳能转化为电能。光伏发电的能量转换器是太阳能电池，也称光伏电池，是太阳能光伏发电系统的基础和核心器件。将太阳能转换成电能的过程主要包括三个步骤:

　　(1)太阳能电池吸收一定能量的光子后，在半导体中产生电子-空穴对，称为“光生载流子”。两对的极性相反，电子带负电，空穴带正电。(2)具有相反电极性的光生载流子被半导体PN结产生的静电场分开。(3)光生载流电子和空穴分别被太阳能电池的阳极和阴极收集，在外电路中产生电流，从而获得电能。光伏发电原理如下图所示。当光照射到太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收，光子的能量转移到硅原子上，使电子发生跳跃，成为自由电子，聚集在PN结两侧，形成电势差。当外电路接通时，在这个电压的作用下，会有电流流过外电路，产生一定的输出功率。这个过程的本质就是光子能量转化为电能的过程。在太阳能发电系统中，系统的总效率η由太阳能电池模块的光电转换效率、控制器效率、电池效率、逆变器效率和负载效率决定。目前太阳能电池的光电转换效率只有17%左右。因此，九游体育提高太阳能电池组件的光电转换效率，降低太阳能光伏发电系统的单位功率成本，是太阳能光伏发电产业化的重点和难点。自从太阳能电池出现以来，晶体硅作为主要材料一直保持着主导地位。目前对硅太阳能电池转换效率的研究主要集中在增加能量吸收面(如采用双面电池减少反射)，利用吸杂技术和钝化技术提高硅太阳能电池的转换效率，九游体育以及使电池超薄化。