太阳能发电装置，通常被称为太阳能电池，能够直接将太阳光能转换为电能。在太阳能电池板中，太阳释放的光子使半导体材料的外层电子脱离原子键的束缚。当电子受迫在同一方向运动时，便可以产生电流，为电子设备供电或向电网输送电力。
半导体材料：光伏发电系统中的半导体材料可以是硅、多晶薄膜或单晶薄膜。硅材料包括单晶硅、多晶硅和非晶硅。单晶硅具有规则的结构，它比多晶硅光电转换率高。
非晶硅中的硅原子是随机分布的，其光电转换率也低于单晶硅，但是与晶体硅相比，它能捕捉到更多的光子，同时在非晶硅中添加锗或碳进行合金化可以增强其这一特性。
外部因素对半导体的影响：晶体结构中的原子排列顺序决定了半导体材料的结晶度，而太阳能电池的电荷传输、电流密度和能量转换效率都要受到结晶度的影响。半导体材料的带隙是使电子从束缚状态过渡到自由状态（即允许电子传导）所需的最小能量。带隙大小通常以Eg表示，它描述的是 价带和导带的能量差。半导体材料的价带是低能级，导带是高能级。吸收系数用于表征某特定波长的光子穿透介质的距离，它决定了光子被介质吸收的能力。吸收系数由电池材料和被吸收光子的波长决定。