从太阳能获得电力，需通过太阳电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同。要使太阳能发电真正达到实用水平，一是要提高太阳能光电变换效率并降低其成本，二是要实现太阳能发电同的电网联网。
太阳能光发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。 它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。 光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式，是当今太阳光发电的主流。在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池，目前得到实际应用的是光伏电池。 [1]
单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，高可达23%，在太阳能电池中光电转换，但其制造成本高。单晶硅太阳能电池的使用寿命一般可达15年，高可达25年。多晶硅太阳能电池的光电转换效率为14%到16%，其制作成本低于单晶硅太阳能电池，因此得到大量发展，但多晶硅太阳能电池的使用寿命要比单晶硅太阳能电池要短。
目前世界上现有的有前途的太阳能热发电系统大致可分为：槽形抛物面聚焦系统、中央接受器或太阳塔聚焦系统和盘形抛物面聚焦系统。在技术上和经济上可行的三种形式是：30～ 80MW聚焦抛物面槽式太阳能热发电技术(简称抛物面槽式)；30～ 200MW点聚焦中央接收式太阳能热发电技术(简称中央接收式)；7.5～ 25kW的点聚焦抛物面盘式太阳能热发电技术(简称抛物面盘式)。
聚焦式太阳能热发电系统的传热工质主要是水、水蒸汽和熔盐等，这些传热工质在接收器内可以加热到摄氏450度然后用于发电。此外，该发电方式的储热系统可以将热能暂时储存数小时，以备用电高峰时之需。
由于技术和材料原因，单一电池的发电量是十分有限的，实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的电池系统，称为电池组件（阵列）。单一电池是一只硅晶体二极管，根据半导体材料的电子学特性，当太阳光照射到由P型和N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的P-N结上时，在一定的条件下，太阳能辐射被半导体材料吸收，在导带和价带中产生非平衡载流子即电子和空穴。同于P-N结势垒区存在着较强的内建静电场，因而能在光照下形成电流密度J，短路电流Isc，开路电压Uoc。若在内建电场的两侧面引出电极并接上负载，理论上讲由P-N结、连接电路和负载形成的回路，就有"光生电流"流过，太阳能电池组件就实现了对负载的功率P输出。
太阳能光伏发电系统的防反充二极管又称阻塞二极管，在太阳电池组件中其作用是避免由于太阳电池方阵在阴雨和夜晚不发电或出现短路故障时，擂电池组通过太阳电池方阵放电。防反充二极管串联在太阳电池方阵电路中，起单向导通作用。因此它回路中有大电流，而且要承受大反向电压的冲击。一般可选用合适的整流二极管作为防反充二极管。一块板的话可以不用任何二极管，因为控制器本来就可防反冲。板子串联的话，需要安装旁路二极管，如果是并联的话就要装个防反冲二极管，防止板子直接冲电。防反充二极管只是保护作用，不会影响发电效果。
太阳能逆变器是将直流电转换为交流电的设备。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源，负载是交流负载，太阳能逆变器是的。根据运行方式，太阳能逆变器可分为离网太阳能逆变器和太阳能并网逆变器。
立运行的太阳能逆变器用于立太阳能电池发电系统，为立负载供电。并网逆变器用于并联运行的太阳能电池发电系统。太阳能电池在阳光下产生直流电，但直流供电的系统有很大的局限性。例如荧光灯、电视机、冰箱、电风扇等不能直接用直流电源供电，和大多数电机一样。另外，当供电系统需要升压或降压时，交流系统只需要增加一个变压器，而直流系统的升压和降压技术要复杂得多。因此，除了直接使用直流电的通信、气象等特殊用户外，还需要在太阳能发电系统中安装太阳能逆变器以供生产和使用。
