太阳能电池通过光电效应将光能直接转化为电能。其基础是半导体材料（如硅）形成的PN结。当光子能量大于半导体禁带宽度时，会激发电子跃迁，产生电子-空穴对。在内建电场作用下，电子和空穴分离，形成光生电压和电流。太阳能电池主要分为硅基（单晶硅、多晶硅、非晶硅）、薄膜（碲化镉、铜铟镓硒）和新一代电池（钙钛矿、有机电池）。晶硅电池技术成熟度高，占据90%以上市场份额。应用领域广泛：小型电子产品（计算器、路灯）、分布式光伏（屋顶电站）、大型地面电站、航天器供电等。其中，第三代钙钛矿电池因转换效率高（实验室已达26%）、成本低、可柔性制备，成为研究热点。但稳定性不足和铅毒性问题仍需突破。目前，光伏技术正朝着更高效率、更长寿命和更低成本的方向发展。