太陽電池的性能參數由開路電壓、短路電流、大輸出功率、填充因子、轉換效率等組成。這些參數是衡量太陽能電池性能好壞的標志。

P-N結太陽能電池包含一個形成于表面的淺P-N結、一個條狀及指狀的正面歐姆接觸、一個涵蓋整個背部表面的背面歐姆接觸以及一層在正面的抗反射層。當電池暴露于太陽光譜時，能量小于禁帶寬度Eg的光子對電池輸出并無貢獻。能量大于禁帶寬度Eg的光子才會對電池輸出貢獻能量Eg，小于Eg的能量則會以熱的形式消耗掉。因此，在太陽能電池的設計和制造過程中，考慮這部分熱量對電池穩定性、壽命等的影響。

太陽能電池的工作電壓和電流是隨負載電阻而變化的，將不同阻值所對應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Pm表示。此時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Um和Im表示。

太陽能電池主要是以半導體材料為基礎，其工作原理是利用光電材料吸收光能后發生光伏反應，根據所用材料的不同，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。

中國對太陽能電池的研究開發工作高度重視，早在七五期間，非晶硅半導體的研究工作已經列入國家重大課題；八五和九五期間，中國把研究開發的放在大面積太陽能電池等方面。2003年10月，國家發改委、科技部制定出未來5年太陽能資源開發計劃，發改委"光明工程"將籌資100億元用于推進太陽能發電技術的應用，計劃到2015年全國太陽能發電系統總裝機容量達到300兆瓦。中國已成為全球光伏產品大制造國，中國即將出臺的《新能源振興規劃》，中國光伏發電的裝機容量規劃為2020年達到20GW，是原來《可再生能源中長期規劃》中1.8GW的10多倍。

太陽能電池的應用已從軍事領域、航天領域進入工業、商業、農業、 通信、家用電器以及公用設施等部門，尤其可以分散地在邊遠地區、高山、沙漠、海島和農村使用，以節省造價很貴的輸電線路。但是在現階段，它的成本還很高，發出1kW電需要投資上萬美元，因此大規模使用仍然受到經濟上的限制。

市場上銷售的光伏電池主要是單晶硅為原料生產的。由于單晶硅電池生產能耗大，一些認為現有單晶硅電池生產能耗大于其生命周期內捕獲的太陽能，是沒有價值的。樂觀的估計是需要10年左右時間，使用單晶硅電池所獲得的太陽能才能大于其生產所消耗的能量。而單晶硅是石英砂經還原，融化后拉單晶得到的。生產過程能耗大，產生的有毒有害物質多，環境污染嚴重。國外紛紛將其轉移到中國生產。我國各地大上單晶硅及單晶硅電池生產線。

從長遠來看，隨著太陽能電池制造技術的改進以及新的光—電轉換裝置的發明，各國對環境的保護和對再生清潔能源的需求，太陽能電池仍將是利用太陽輻射能比較切實可行的方法，可為人類未來大規模地利用太陽能開辟廣闊的前景。

太陽能電池按結晶狀態可分為結晶系薄膜式和非結晶系薄膜式（以下表示為a-）兩大類，而前者又分為單結晶形和多結晶形。
按材料可分為硅薄膜形、化合物半導體薄膜形和有機膜形，而化合物半導體薄膜形又分為非結晶形（a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H等）、ⅢV族（GaAs,InP等）、ⅡⅥ族（Cds系）和磷化鋅 (Zn 3 p 2 ）等。
太陽能電池根據所用材料的不同，太陽能電池還可分為：硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、納米晶太陽能電池、有機太陽能電池、塑料太陽能電池，其中硅太陽能電池是發展成熟的，在應用中居主導地位。