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光伏發電的主要原理是半導體的光電效應。光子照射到金屬上時，它的能量可以被金屬中某個電子全部吸收，電子吸收的能量足夠大，能克服金屬內部引力做功，離開金屬表面逃逸出來，成為光電子。硅原子有4個外層電子，如果在純硅中摻入有5個外層電子的原子如磷原子，就成為N型半導體；若在純硅中摻入有3個外層電子的原子如硼原子，形成P型半導體。當P型和N型結合在一起時，接觸面就會形成電勢差，成為太陽能電池。當太陽光照射到P－N結後，電流便從P型一邊流向N型一邊，形成電流。
光電效應就是光照使不均勻半導體或半導體與金屬結合的不同部位之間產生電位差的現象。它首先是由光子(光波)轉化為電子、光能量轉化為電能量的過程；其次，是形成電壓過程。[1]
多晶硅經過鑄錠、破錠、切片等程序後，製作成待加工的硅片。在硅片上摻雜和擴散微量的硼、磷等，就形成P－N結。然後採用絲網印刷，將精配好的銀漿印在硅片上做成柵線，經過燒結，同時製成背電極，並在有柵線的面塗一層防反射塗層，電池片就至此製成。電池片排列組合成電池組件，就組成了大的電路板。一般在組件四周包鋁框，正面覆蓋玻璃，反面安裝電極。有了電池組件和其他輔助設備，就可以組成發電系統。為了將直流電轉化交流電，需要安裝電流轉換器。發電後可用蓄電池存儲，也可輸入公共電網。發電系統成本中，電池組件約占50%，電流轉換器、安裝費、其他輔助部件以及其他費用占另外 50%。
特點
無論從世界還是從中國來看，常規能源都是很有限的。中國的一次性能源儲量遠遠低於世界的平均水平，大約只有世界總儲量的10%。太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源，具有充分的清潔性、絕對的安全性、相對的廣泛性、確實的長壽命和免維護性、資源的充足性及潛在的經濟性等優點，在長期的能源戰略中具有重要地位。
與常用的火力發電系統相比，光伏發電的優點主要體現於：
- 無枯竭危險；
- 安全可靠，無噪聲，無污染排放外，絕對乾淨（無公害）；
- 不受資源分布地域的限制，可利用建築屋面的優勢；例如，無電地區，以及地形複雜地區；
- 無需消耗燃料和架設輸電線路即可就地發電供電；
- 能源質量高；
- 使用者從感情上容易接受；
- 建設周期短，獲取能源花費的時間短。
獨立光伏發電也叫離網光伏發電。主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成，若要為交流負載供電，還需要配置交流逆變器。獨立光伏電站包括邊遠地區的村莊供電系統，太陽能戶用電源系統，通信信號電源、陰極保護、太陽能路燈等各種帶有蓄電池的可以獨立運行的光伏發電系統。
併網光伏發電就是太陽能組件產生的直流電經過併網逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電之後直接接入公共電網。可以分為帶蓄電池的和不帶蓄電池的併網發電系統。
帶有蓄電池的併網發電系統具有可調度性，可以根據需要併入或退出電網，還具有備用電源的功能，當電網因故停電時可緊急供電。帶有蓄電池的光伏併網發電系統常常安裝在居民建築；不帶蓄電池的併網發電系統不具備可調度性和備用電源的功能，一般安裝在較大型的系統上。
併網光伏發電有集中式大型併網光伏電站一般都是國家級電站，主要特點是將所發電能直接輸送到電網，由電網統一調配向用戶供電。但這種電站投資大、建設周期長、占地面積大，還沒有太大發展。而分散式小型併網光伏，特別是光伏建築一體化光伏發電，由於投資小、建設快、占地面積小、政策支持力度大等優點，是併網光伏發電的主流。
分布式光伏發電
分布式光伏發電系統，又稱分散式發電或分布式供能，是指在用戶現場或靠近用電現場配置較小的光伏發電供電系統，以滿足特定用戶的需求，支持現存配電網的經濟運行，或者同時滿足這兩個方面的要求。
分布式光伏發電系統的基本設備包括光伏電池組件、光伏方陣支架、直流匯流箱、直流配電櫃、併網逆變器、交流配電櫃等設備，另外還有供電系統監控裝置和環境監測裝置。其運行模式是在有太陽輻射的條件下，光伏發電系統的太陽能電池組件陣列將太陽能轉換輸出的電能，經過直流匯流箱集中送入直流配電櫃，由併網逆變器逆變成交流電供給建築自身負載，多餘或不足的電力通過聯接電網來調節。