太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。p型晶体硅经过掺杂磷可得n型硅，形成p－n结。
当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在p－n结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。
主要需要以下五种材料：
1.单晶硅：硅的单晶体。具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导材料；
2.多晶硅：多晶硅，是单质硅的一种形态，熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核；
3.非晶硅：又称无定形硅，单质硅的一种形态，棕黑色或灰黑色的微晶体，硅不具有完整的金刚石晶胞，纯度不高；
4.砷化镓：砷化镓是一种重要的半导体材料；
5.铜铟镓硒：第二代太阳能电池就是铜铟镓硒CIGS等化合物薄膜太阳能电池及薄膜Si系太阳能电池。
