太阳能光伏发电利用半导体材料的光生伏特效应，将太阳光直接转化为电能。核心部件是太阳能电池，通常由硅等半导体材料制成。当太阳光照射到电池表面时，光子能量被半导体吸收，激发出电子-空穴对。在电池内部PN结电场的作用下，电子和空穴被分离并定向移动，从而产生直流电。多个电池片串联或并联组成光伏组件，可提高电压和电流。产生的直流电通过逆变器转换为交流电，供给家庭或电网使用。系统通常还包含控制器、蓄电池（用于储能）等辅助设备。整个过程无机械转动、无污染，是一种清洁的可再生能源发电方式。