P-N結(jié)太陽能電池包含一個(gè)形成于表面的淺P-N結(jié)、一個(gè)條狀及指狀的正面歐姆接觸、一個(gè)涵蓋整個(gè)背部表面的背面歐姆接觸以及一層在正面的抗反射層。當(dāng)電池暴露于太陽光譜時(shí)，能量小于禁帶寬度Eg的光子對(duì)電池輸出并無貢獻(xiàn)。能量大于禁帶寬度Eg的光子才會(huì)對(duì)電池輸出貢獻(xiàn)能量Eg，小于Eg的能量則會(huì)以熱的形式消耗掉。因此，在太陽能電池的設(shè)計(jì)和制造過程中，考慮這部分熱量對(duì)電池穩(wěn)定性、壽命等的影響。

太陽能電池的工作電壓和電流是隨負(fù)載電阻而變化的，將不同阻值所對(duì)應(yīng)的工作電壓和電流值做成曲線就得到太陽能電池的伏安特性曲線。如果選擇的負(fù)載電阻值能使輸出電壓和電流的乘積大，即可獲得大輸出功率，用符號(hào)Pm表示。此時(shí)的工作電壓和工作電流稱為佳工作電壓和佳工作電流，分別用符號(hào)Um和Im表示。

太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率指在外部回路上連接佳負(fù)載電阻時(shí)的大能量轉(zhuǎn)換效率，等于太陽能電池的輸出功率與入射到太陽能電池表面的能量之比。太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率是衡量電池質(zhì)量和技術(shù)水平的重要參數(shù)，它與電池的結(jié)構(gòu)、結(jié)特性、材料性質(zhì)、工作溫度、放射性粒子輻射損傷和環(huán)境變化等有關(guān) 。

太陽能電池主要是以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)，其工作原理是利用光電材料吸收光能后發(fā)生光伏反應(yīng)，根據(jù)所用材料的不同，太陽能電池可分為：
1、硅太陽能電池；
2、以無機(jī)鹽如砷化鎵III-V化合物、硫化鎘、銅銦硒等多元化合物為材料的電池；
3、功能高分子材料制備的太陽能電池；
4、納米晶太陽能電池等。

太陽能電池的應(yīng)用已從軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域進(jìn)入工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、 通信、家用電器以及公用設(shè)施等部門，尤其可以分散地在邊遠(yuǎn)地區(qū)、高山、沙漠、海島和農(nóng)村使用，以節(jié)省造價(jià)很貴的輸電線路。但是在現(xiàn)階段，它的成本還很高，發(fā)出1kW電需要投資上萬美元，因此大規(guī)模使用仍然受到經(jīng)濟(jì)上的限制。

市場(chǎng)上銷售的光伏電池主要是單晶硅為原料生產(chǎn)的。由于單晶硅電池生產(chǎn)能耗大，一些認(rèn)為現(xiàn)有單晶硅電池生產(chǎn)能耗大于其生命周期內(nèi)捕獲的太陽能，是沒有價(jià)值的。樂觀的估計(jì)是需要10年左右時(shí)間，使用單晶硅電池所獲得的太陽能才能大于其生產(chǎn)所消耗的能量。而單晶硅是石英砂經(jīng)還原，融化后拉單晶得到的。生產(chǎn)過程能耗大，產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)多，環(huán)境污染嚴(yán)重。國(guó)外紛紛將其轉(zhuǎn)移到中國(guó)生產(chǎn)。我國(guó)各地大上單晶硅及單晶硅電池生產(chǎn)線。