光伏發電是根據光生伏應原理,利用太陽能電池將太陽光能直接轉化為電能。不論是立使用還是并網發電,光伏發電系統主要由太陽能電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構成，不涉及機械部件,所以,光伏發電設備極為精煉,可靠穩定壽命長、安裝維護簡便。理論上講,光伏發電技術可以用于任何需要電源的場合,上至航天器,下至家用電源,大到兆瓦級電站,小到玩具,光伏電源無處不在。國產晶體硅電池效率在10至13%左右，國外同類產品效率約12至14%。由一個或多個太陽能電池片組成的太陽能電池板稱為光伏組件。

太陽能光伏發電系統由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池（組）組成。如輸出電源為交流220V或110V，還需要配置逆變器。各部分的作用為：
（一）太陽能電池板：太陽能電池板是太陽能發電系統中的核心部分，也是太陽能發電系統中價值高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。
（二）太陽能控制器：太陽能控制器的作用是控制整個系統的工作狀態，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應具備溫度補償的功能。其他附加功能如光控開關、時控開關都應當是控制器的可選項；
（三）蓄電池：一般為鉛酸電池，小微型系統中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時將太陽能電池板所發出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。
（四）逆變器：太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能發電系統所發出的直流電能轉換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。

家用太陽能發電的設計需要考慮的因素：
1、 家用太陽能發電在哪里使用？該地日光輻射情況如何？
2、 系統的負載功率多大？
3、 系統的輸出電壓是多少，直流還是交流？
4、 系統每天需要工作多少小時？
5、 如遇到沒有日光照射的陰雨天氣，系統需連續供電多少天？
6、 負載的情況，純電阻性、電容性還是電感性，啟動電流多大？
7、 系統需求的數量。

交通領域如航標燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標志燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。

太陽能建筑將太陽能發電與建筑材料相結合，使得未來的大型建筑實現電力自給，是未來一大發展方向。
其他領域包括：（1）與汽車配套：太陽能汽車/電動車、電池充電設備、汽車空調、換氣扇、冷飲箱等；（2）太陽能制氫加燃料電池的再電系統；（3）海水淡化設備供電；（4）衛星、航天器、空間太陽能電站等。

傳統的燃料能源正在一天天減少，對環境造成的危害日益，同時全球還有20億人得不到正常的能源供應。這個時候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能夠改變人類的能源結構，維持長遠的可持續發展。這之中太陽能以其的優勢而成為人們重視的焦點。豐富的太陽輻射能是重要的能源，是取之不盡、用之不竭的、、廉價、人類能夠自由利用的能源。太陽能每秒鐘到達地面的能量高達80萬千瓦，假如把地球表面0.1%的太陽能轉為電能，轉變率5%，每年發電量可達5.6×10^12千瓦小時，相當于世界上能耗的40倍。

近幾年國際上光伏發電快速發展，世界上已經建成了10多座兆瓦級光伏發電系統，6個兆瓦級的聯網光伏電站。美國是早制定光伏發電的發展規劃的國家。1997年又提出“百萬屋頂”計劃。日本1992年啟動了新陽光計劃，到2003年日本光伏組件生產占世界的50%，世界大廠商有4家在日本。而德國新可再生能源法規定了光伏發電上網電價，大大推動了光伏市場和產業發展，使德國成為繼日本之后世界光伏發電發展快的國家。瑞士、法國、意大利、西班牙、芬蘭等國，也紛紛制定光伏發展計劃，并投巨資進行技術開發和加速工業化進程。

太陽能資源豐富、分布廣泛，是21世紀具發展潛力的可再生能源。隨著全球能源短缺和環境污染等問題日益，太陽能光伏發電因其清潔、安全、便利、等特點，已成為普遍關注和發展的新興產業。

晶硅光伏組件安裝后，暴曬50——100天，效率衰減約2——3%，此后衰減幅度大幅減緩并穩定有每年衰減0.5——0.8%，20年衰減約20%。單晶組件衰減要約少于多晶組件。非晶光做組件的衰減約低于晶硅。
因此，提升轉化率、降低每瓦成本仍將是光伏未來發展的兩大主題。無論是哪種方式，大規模應用如果能夠將轉化率提升到30%，成本在每千瓦五千元以下（和水電相平），那么人類將在核聚變發電研究成功之前得到為廣泛、清潔、廉價的幾乎無限的可靠新能源。