太阳能电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，它只要一照到光，瞬间就可输出电压及电流。其工作原理是应用光生伏打效应（光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差），把比较薄的N型半导体置于比较厚的P型半导体上，当光子撞击该装置的表面时，P型和N型半导体的接合面有电子扩散产生电流，就可以利用上下两端的金属导体将电流引出利用。而此种太阳能光电池(Solar cell)简称为太阳能电池，或太阳电池，又可称为太阳能芯片。在中国称为硅芯片，因为中文"硅"是硅的古字，硅为现代译音字。在物理学上称为光生伏打(Photovoltaic)，简称PV(photo=light光线，voltaics=electricity电力)。
根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：
1）硅太阳能电池；2）以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；3）功能高分子材料制备的大阳能电池；4）纳米晶太阳能电池等。
其中硅太阳能电池、尤其是单硅太阳能电池转换效率最高（达到23.3%）而成为最理想的电池品种，但是缺点是硅料供应紧缺、生产成本高。多硅电池当仍不让成为替代主角。硅(silicon)在市场上又区分为：1)单结晶硅2)多结晶硅3)非结晶硅。而目前市场应用上大多为单晶硅及非晶硅两大类，原因是：（1）单晶效率最高。（2）非晶价格最便宜，且无需封装，生产也最快。（3）多晶的切割及下游再加工较不易，而前述两种都较易于再切割及加工。各种新材料的光电转化率见表1。
表1、各类太阳能电池转换效率比较
太阳能电池的发电能源来自于光的波长，太阳光是一种全域波长，而白炽灯的波长与日光灯的波长不同，太阳能电池以阳光或白炽灯之波长为较适用，而太阳能电子计算器上的太阳能电池是属于“室内型的非晶”，如果长期拿到户外曝晒，且串并联为较大电压及电流时，将导致其内部连结组织烧断而损坏，这是过去有人因错用材料(以为太阳能电池只有一种)，却误以为所有的太阳能电池都不实用的原因。
目前全球能够提供最上游太阳能电池级硅材料（纯度为99.999％－99.9999%）的专业生产厂商只有一家美国企业Solar Grade SiliconLLC，另外还有3家生产半导体级多晶硅（纯度为99.999999%－99.9999999%）的厂商也生产太阳能电池级硅材料：日本的Tokuyama、美国的Hemlock 及德国的Wacker，以及新进入的JSSI、ELKEM等。
全球有实力生产太阳能电池所需硅晶片的公司仅有德国BPSO-LAR、德国Qcell、日本SHARP和我国最大的太阳能光伏发电组件生产商保定英利能源，主要原因在于把原料硅提炼成晶体硅、再切割成硅晶片需要巨额投资。具备切割供应硅片能力的企业数目也仅有15家。
太阳能制造厂商将太阳能电池称为cell，国内业者则惯称芯片，把芯片(或依设计所需要的电流进行芯片切割后)焊上箔条导线，再将许多焊好的芯片用箔条串联成一组，再和EVA，tedlar与低铁质强化玻璃层层迭迭，一同放入层压机(laminate)的机台上做真空封装，制成module(plane/panel)称之为模块或称太阳能板，将若干太阳能板组成方阵(列阵array)，搭配上过充放保护控制(controller)及深(循环)放电蓄电池(铅钙)以及逆转流器(直流转变为交流)合称为太阳能电力系统，又称太阳能发电站。
一般太阳能光电商品，其太阳能输出电流如果在300毫安(mA)以下时，都只会在太阳能板正极输出端，接装一个负载极微小的防逆二极管(schottky diode消基二极管)以防止蓄电池内的电流逆流回到太阳能板，如此就可以接上蓄电池使用。
太阳能电池的功能是以其转换效率作为分等，以单结晶硅来说：商业级(印刷式)芯片从11%～15%，特殊定制品从15%～17%，太空级(蒸镀式)芯片从16%～24%，当然效率愈高其价格就愈贵，较高效率的芯片要预付款排队订购但不一定买得到，在澳洲1996年世界太阳能车竞赛前，Honda就将效率达24%的芯片全部契约买断，而21%～23%也被其它集团高价包下。
单晶硅电池最普遍，多用于发电厂、充电系统、道路照明系统及交通号志等，所发电力与电压范围广，转换效率高，使用年限长，世界主要大厂，如德国西门子、英国石油公司及日本夏普公司均以生产此类单晶硅太阳能电池为主，市场占有率约五成，单晶硅电池效率从11%～24%，太空级(蒸镀式)晶片从16%～24%，当然效率愈高其价格也就愈贵。
单晶硅光电池面积有限，目前比较大的为∮10至20cm的圆片，年产能力46MW/a。国际公认最高效率在AM1。5条件下为24％，空间用高质量的效率在AMO条件约为13.5—18％地面用大量生产的在AM1条件下多在11—18％之间。
值得一提的是：经过世界太阳能车3000公里竞赛的经验，发现唯有太空式芯片，才能经得起长途跋涉的颠簸震动(焊接点不易脱落)，这就是以焊接来说：蒸镀式芯片与印刷式芯片在移动环境(车用)使用下的效果差异。换句话说：固定式(静止)的太阳能电池模块，可以采用较便宜的印刷式芯片。但以当今现有的焊接科技而言，在移动(震动)的环境下使用太阳能电池时，目前还是以太空级(蒸镀式)的太阳能电池较为可靠。
