光伏发电的原理基于光伏效应，当光子照射到金属上时，其能量被电子吸收，提供足够的能量使电子脱离金属表面，成为光电子。这个过程涉及到光能转化为电能的过程，即光子转化为电子，形成电压，如同高坝蓄水，当两端连接时，便形成了电流的流动。
半导体的光电效应是光伏发电的核心。通过在硅等半导体材料中掺入不同原子，如磷和硼，形成带负电的N型半导体和带正电的P型半导体。当N型和P型半导体结合，形成P-N结。太阳光照射时，空穴从N极向P极移动，电子从P极到N极，从而产生电流。制作过程包括多晶硅的切割、掺杂、印刷银浆形成栅线，以及防反射涂层的添加，最终制成电池片并组合成组件，构成发电电路板。
电池组件是发电系统的关键部分，占据成本的50%。为了将直流电转换为交流电，电流转换器必不可少。剩余的50%成本包括安装费用、辅助部件和其他费用。发电后，可以直接存储在蓄电池中，或者并入公共电网。整个系统的成本和运行机制体现了光伏发电技术的经济性和环保特性。
太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，简称“光电”。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。