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，能克服金屬原子內部的庫侖力做功，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結后，電流便從P型一邊流向N型一邊，形成電流。

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于世界的平均水平，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、的安全性、相對的廣泛性、確實的命和免維護性、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于：
①無枯竭危險；
②安全可靠，無噪聲，排放外，干凈（）；
③不受資源分布地域的限制，可利用建筑屋面的優勢；例如，無電地區，以及地形復雜地區；
④無需消耗燃料和架設輸電線路即可就地發電供電；
⑤能源質量高；
⑥使用者從感情上容易接受；
⑦建設周期短，獲取能源花費的時間短。

太陽能電池板的生產卻具有高污染、高能耗的特點，在現有的條件下，生產國內自己使用的電池板還說的過去，不過大量出口等于污染中國，造福世界了，據統計，生產一塊1m×1.5m的太陽能板燃燒超過40公斤煤，但即使中國沒有效率的火力發電廠也能夠用這些煤生產130千瓦時的電（一般一塊1mx1.6m的太陽能板一年發電量在250千瓦時以上）——這足夠讓2.2瓦的發光二極管（LED）燈泡按照每天工作12小時計算發光30年。
①照射的能量分布密度小，即要占用面積；
②獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關。
③相對于火力發電，發電機會成本高。
④光伏板制造過程中不環保。

過去5 年，光伏發電的成本已下降了三分之一，在南美等國光伏發電已經與零售電價持平，甚至是低于零售電價，未來光伏發電的成本還將進一步凸顯。其次，火力發電會帶來的環境治理成本，二十次的巴黎氣候峰會便是引導各國積極啟動碳交易市場定價機制，由此給高耗能企業帶來的成本增加則顯而易見，因此從這個角度而言煤炭發電成本將光伏發電。
投資成本降至8元/瓦以下，度電成本降至0.6-0.9元/千瓦時。

應用領域
一、用戶太陽能電源：（1）小型電源10-100W不等，用于邊遠無電地區如高原、海島、牧區、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機等；（2）3-5KW家庭屋頂并網發電系統；（3）光伏水泵：解決無電地區的深水井飲用、灌溉。
二、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。
三、通訊/通信領域：太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護站、廣播/通訊/尋呼電源系統；農村載波電話光伏系統、小型通信機、士兵GPS供電等。
四、石油、海洋、氣象領域：石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統、石油鉆井平臺生活及應急電源、海洋檢測設備、氣象/水文觀測設備等。
五、家庭燈具電源：如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節能燈等。
六、光伏電站：10KW-50MW立光伏電站、風光（柴）互補電站、各種大型停車廠充電站等。
七、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。
八、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。