太陽光照在半導體p-n結上，形成新的空穴-電子對，在p-n結內建電場的作用下，光生空穴流向p區，光生電子流向n區，接通電路后就產生電流。這就是光電效應太陽能電池的工作原理。太陽能發電有兩種方式，一種是光—熱—電轉換方式，另一種是光—電直接轉換方式。

光—熱—電轉換方式通過利用太陽輻射產生的熱能發電，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉換成工質的蒸氣，再驅動汽輪機發電。

光—電直接轉換方式，太陽能電池發電是根據特定材料的光電性質制成的。黑體(如太陽)輻射出不同波長（對應于不同頻率）的電磁波，如紅外線、紫外線、可見光等等。