太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被满足一定照度条件的光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。在物理学上称为太阳能光伏（Photovoltaic，缩写为PV），简称光伏。
太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电效应工作的晶硅太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的薄膜电池实施太阳能电池则还处于萌芽阶段。
太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。所谓光生伏特效应，简单地说，就是当物体受到光照时，物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。并且当太阳光或其他光照射半导体的PN结时，就会在PN结的两边出现电压，叫做光生电压。
半导体太阳能电池的发电过程大概如下：
1.首先是收集太阳光和其他光能使之照射到太阳能电池表面上；
2.太阳能电池能够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.具有不同电荷属性的光生载流子在太阳能电池p-n结内建电场的作用下，可以使电子一空穴分离，其中电子集中在一边，空穴则集中在另一边，在p-n结两边就会产生异性电荷的积累，从而产生光生电动势，即光生电压；
4.最后在太阳能电池p-n结的两侧引出电极，并接上负载，就可以在外侧电路中产生光生电流，从而获得输出功率，这样太阳能电池就把太阳能（或其他光能）直接转换成电能。
