太陽(yáng)電池經(jīng)過(guò)串/并聯(lián)后進(jìn)行封裝保護可形成大面積的太陽(yáng)電池組件，再配合功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。

光伏發(fā)電的主要原理是半導體p-n結的光電效應，太陽(yáng)光照射在半導體材料p-n結上，會(huì )產(chǎn)生大量的電子-空穴對。在半導體材料p-n結內建電場(chǎng)作用下，電子由p區遷移到n區；空穴由n區遷移到p區，進(jìn)而產(chǎn)生自由移動(dòng)的電子和空穴。自由移動(dòng)的光生空穴在p區邊界位置不斷聚集，使得p區邊界位置附近的空穴濃度遠遠大于半導體材料內部空穴濃度。相對應的光生電子在n區邊界位置不斷積累，使得n區邊界位置附近的電子濃度遠遠高于半導體材料內部的電子濃度。在半導體兩端連通外接電路后就形成了光生電流，實(shí)現光電轉換。

人類(lèi)對太陽(yáng)能的利用歷史悠久，早期主要體現在對光熱轉換的利用上。光生伏打效應要追溯到19世紀30年代，對光電直接轉換的認識與利用主要發(fā)生在近兩個(gè)世紀。 1839年，法國物理學(xué)家A.-E.貝可勒爾通過(guò)實(shí)驗發(fā)現了光生伏打效應，從此人們開(kāi)始了對光生伏打效應的研究。1877年，英國科學(xué)家在固體硒管中觀(guān)察到了光生伏打效應，并制作了第一片硒太陽(yáng)電池。19世紀后葉，維也納大學(xué)報道了第一個(gè)染料敏化的光電效應。1905年，德國物理學(xué)家A.愛(ài)因斯坦成功提出了光電效應理論，從而奠定了光伏效應的理論基礎。1930年，W.肖特基首次提出了Cu2O勢壘的光伏效應理論。1954年，第一個(gè)具有實(shí)用價(jià)值的單晶硅p-n結太陽(yáng)電池研制成功，幾個(gè)月后電池效率提高到6%。很快，商業(yè)硅電池便被用于航天領(lǐng)域。1959年，美國霍夫曼公司推出效率為10%的商業(yè)化硅電池。1963年，日本夏普公司最先生產(chǎn)出商業(yè)化的硅電池組件。1982年，美國加利福尼亞安裝了第一個(gè)1兆瓦實(shí)用光伏電站。1986年，第一個(gè)商業(yè)化薄膜a-Si功率型組件誕生。1997年，各國關(guān)于未來(lái)太陽(yáng)電池發(fā)展的計劃紛紛出臺：美國啟動(dòng)了“克林頓總統百萬(wàn)屋頂計劃”；日本啟動(dòng)“新新陽(yáng)光計劃”；荷蘭政府提出“荷蘭百萬(wàn)屋頂計劃”。2011年，全球光伏新增裝機容量約為27.5吉瓦，較上年的18.1吉瓦相比，漲幅高達52%，全球累計安裝量超過(guò)67吉瓦。全球近28吉瓦的總裝機量中，有將近20吉瓦的系統安裝于歐洲，但增速相對放緩，其中意大利和德國市場(chǎng)占全球裝機增長(cháng)量的55%，以中、日、印為代表的亞太地區光伏產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)需求同比增長(cháng)129%，其裝機量分別為2.2吉瓦、1.1吉瓦和350兆瓦。2017年1～11月，中國光伏發(fā)電量達1069億千瓦·時(shí)，同比增長(cháng)72%，光伏年發(fā)電量首超1000億千瓦·時(shí)，從2025年開(kāi)始中國光伏發(fā)電將逐步成為主力能源。

光伏發(fā)電成本包括裝機成本、運營(yíng)維護費用、日照條件以及投資折舊成本等，光伏發(fā)電最常規的方法是采用多晶硅電池發(fā)電。其中多晶硅電池的主要原料是多晶硅，占電池成本的85%左右。中國大型光伏電站的投資成本在8～9元/瓦左右，運營(yíng)成本大約為24元/千瓦，當光伏發(fā)電系統投資成本降至8元/瓦以下，每度電的成本可降至0.6～0.9元。隨著(zhù)火力發(fā)電會(huì )帶來(lái)極高的環(huán)境治理成本，由此給高耗能企業(yè)帶來(lái)的成本增加顯而易見(jiàn)，傳統的煤炭發(fā)電成本將會(huì )高于光伏發(fā)電。