光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池、蓄電池、控制器和逆變器組成，其中太陽能電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)的關鍵部分，太陽能電池板的質量和成本將直接決定整個系統(tǒng)的質量和成本。太陽能電池主要分為晶體硅電池和薄膜電池兩類，前者包括單晶硅電池、多晶硅電池兩種，后者主要包括非晶體硅太陽能電池、銅銦鎵硒太陽能電池和碲化鎘太陽能電池。

薄膜太陽能電池是用硅、硫化鎘、砷化鎵等薄膜為基體材料的太陽能電池。薄膜太陽能電池可以使用質輕、價低的基底材料（如玻璃、塑料、陶瓷等）來制造，形成可產(chǎn)生電壓的薄膜厚度不到1微米，便于運輸和安裝。然而，沉淀在異質基底上的薄膜會產(chǎn)生一些缺陷，因此現(xiàn)有的碲化鎘和銅銦鎵硒太陽能電池的規(guī)模化量產(chǎn)轉換效率只有12%到14%，而其理論上限可達29%。如果在生產(chǎn)過程中能夠減少碲化鎘的缺陷，將會增加電池的壽命，并提高其轉化效率。這就需要研究缺陷產(chǎn)生的原因，以及減少缺陷和控制質量的途徑。太陽能電池界面也很關鍵，需要大量的研發(fā)投入。

目前世界上現(xiàn)有的有前途的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)大致可分為：槽形拋物面聚焦系統(tǒng)、中央接受器或太陽塔聚焦系統(tǒng)和盤形拋物面聚焦系統(tǒng)。在技術上和經(jīng)濟上可行的三種形式是：30～ 80MW聚焦拋物面槽式太陽能熱發(fā)電技術(簡稱拋物面槽式)；30～ 200MW點聚焦中央接收式太陽能熱發(fā)電技術(簡稱中央接收式)；7.5～ 25kW的點聚焦拋物面盤式太陽能熱發(fā)電技術(簡稱拋物面盤式)。

由于技術和材料原因，單一電池的發(fā)電量是十分有限的，實用中的太陽能電池是單一電池經(jīng)串、并聯(lián)組成的電池系統(tǒng)，稱為電池組件（陣列）。單一電池是一只硅晶體二極管，根據(jù)半導體材料的電子學特性，當太陽光照射到由P型和N型兩種不同導電類型的同質半導體材料構成的P-N結上時，在一定的條件下，太陽能輻射被半導體材料吸收，在導帶和價帶中產(chǎn)生非平衡載流子即電子和空穴。同于P-N結勢壘區(qū)存在著較強的內建靜電場，因而能在光照下形成電流密度J，短路電流Isc，開路電壓Uoc。若在內建電場的兩側面引出電極并接上負載，理論上講由P-N結、連接電路和負載形成的回路，就有"光生電流"流過，太陽能電池組件就實現(xiàn)了對負載的功率P輸出。

太陽能電池是一對光有響應并能將光能轉換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應的材料有許多種，如：單晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同，現(xiàn)以晶體硅為例描述光發(fā)電過程。

立運行的太陽能逆變器用于立太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，為立負載供電。并網(wǎng)逆變器用于并聯(lián)運行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)。太陽能電池在陽光下產(chǎn)生直流電，但直流供電的系統(tǒng)有很大的局限性。例如熒光燈、電視機、冰箱、電風扇等不能直接用直流電源供電，和大多數(shù)電機一樣。另外，當供電系統(tǒng)需要升壓或降壓時，交流系統(tǒng)只需要增加一個變壓器，而直流系統(tǒng)的升壓和降壓技術要復雜得多。因此，除了直接使用直流電的通信、氣象等特殊用戶外，還需要在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中安裝太陽能逆變器以供生產(chǎn)和使用。