P-N結太陽能電池包含一個形成于表面的淺P-N結、一個條狀及指狀的正面歐姆接觸、一個涵蓋整個背部表面的背面歐姆接觸以及一層在正面的抗反射層。當電池暴露于太陽光譜時，能量小于禁帶寬度Eg的光子對電池輸出并無貢獻。能量大于禁帶寬度Eg的光子才會對電池輸出貢獻能量Eg，小于Eg的能量則會以熱的形式消耗掉。因此，在太陽能電池的設計和制造過程中，考慮這部分熱量對電池穩(wěn)定性、壽命等的影響。

太陽能電池的工作電壓和電流是隨負載電阻而變化的，將不同阻值所對應的工作電壓和電流值做成曲線就得到太陽能電池的伏安特性曲線。如果選擇的負載電阻值能使輸出電壓和電流的乘積大，即可獲得大輸出功率，用符號Pm表示。此時的工作電壓和工作電流稱為佳工作電壓和佳工作電流，分別用符號Um和Im表示。

太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率指在外部回路上連接佳負載電阻時的大能量轉(zhuǎn)換效率，等于太陽能電池的輸出功率與入射到太陽能電池表面的能量之比。太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率是衡量電池質(zhì)量和技術水平的重要參數(shù)，它與電池的結構、結特性、材料性質(zhì)、工作溫度、放射性粒子輻射損傷和環(huán)境變化等有關 。

太陽能電池主要是以半導體材料為基礎，其工作原理是利用光電材料吸收光能后發(fā)生光伏反應，根據(jù)所用材料的不同，太陽能電池可分為：
1、硅太陽能電池；
2、以無機鹽如砷化鎵III-V化合物、硫化鎘、銅銦硒等多元化合物為材料的電池；
3、功能高分子材料制備的太陽能電池；
4、納米晶太陽能電池等。

太陽能電池的應用已從軍事領域、航天領域進入工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、 通信、家用電器以及公用設施等部門，尤其可以分散地在邊遠地區(qū)、高山、沙漠、海島和農(nóng)村使用，以節(jié)省造價很貴的輸電線路。但是在現(xiàn)階段，它的成本還很高，發(fā)出1kW電需要投資上萬美元，因此大規(guī)模使用仍然受到經(jīng)濟上的限制。

市場上銷售的光伏電池主要是單晶硅為原料生產(chǎn)的。由于單晶硅電池生產(chǎn)能耗大，一些認為現(xiàn)有單晶硅電池生產(chǎn)能耗大于其生命周期內(nèi)捕獲的太陽能，是沒有價值的。樂觀的估計是需要10年左右時間，使用單晶硅電池所獲得的太陽能才能大于其生產(chǎn)所消耗的能量。而單晶硅是石英砂經(jīng)還原，融化后拉單晶得到的。生產(chǎn)過程能耗大，產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)多，環(huán)境污染嚴重。國外紛紛將其轉(zhuǎn)移到中國生產(chǎn)。我國各地大上單晶硅及單晶硅電池生產(chǎn)線。