太阳能光伏电池（简称光伏电池）用于把太阳的光能直接转化为电能。目前地面
太阳能光伏系统大量使用的是以硅为基底的
硅太阳能电池，可分为单晶硅、多晶硅、
非晶硅太阳能电池。在能量转换效率和使用寿命等综合性能方面，单晶硅和多晶硅电池优于非晶硅电池。多晶硅比单晶硅转换效率低，但价格更便宜。
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”。
太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的
太阳能电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
理论上讲，
太阳能光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。
太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池（片），有单晶硅、
多晶硅、非晶硅和
薄膜电池等。其中，
单晶和多晶电池用量最大，非晶电池用于一些小系统和
计算器辅助电源等。单晶电池的转换率最高（入射光转换率约为 18% ），但其复杂的制造工艺导致产品的价格略贵。多晶电池的生产成本较低，但其效率略为逊色（入射光转换率约为 14%）。薄膜
光伏材料是通过将一层超薄光伏材料沉积在基片上制成的，成本较低，转换效率一般为8%左右。
光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场合提供电源；二是
太阳能日用电子产品，如各类
太阳能充电器、
太阳能路灯和太阳能草地各种灯具等；三是并网发电，这在
发达国家已经大面积推广实施。
2008年北京奥运会部分用电是由
太阳能发电和
风力发电提供的。
发展据预测，太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，
可再生能源在总能源结构
中将占到30%以上，而太阳能
光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10%以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50%以上，
太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80%以上，
太阳能发电将占到60%以上。