光伏发电是利用半导体电子器件的光生伏特效应，吸收太阳光辐射能并转变成电能的直接发电方式，是目前最主要的太阳能发电方式。
光伏发电系统由太阳能电池方阵、蓄电池组、充放电控制器、逆变器、交流配电柜、太阳跟踪控制系统等设备组成。按电池可以将技术路线划分为硅太阳能电池、薄膜太阳能电池和聚光太阳能电池，分别称为第一、二、三代太阳能利用技术。
硅太阳能电池分为单晶硅光伏电池、多晶硅光伏电池和非晶硅光伏电池，晶体硅电池技术成熟、性能稳定，是光伏电池的主流品种，目前占据了最广泛的应用市场。晶体硅电池具有高转换效率、高稳定性、容易制造、高可靠性的优势。目前转化效率普遍能达到15%-25%，透过多层次构造搭配硅材料，德国Fraunhofer ISE已经将转换效率提高到了26。3%与31。3%。单晶硅面板能够耐受恶劣的环境，可用于太空飞行。晶体硅模块在70年代就已经在生产了，制程技术非常成熟。但晶体硅电池在生产过程中也存在很多问题，单晶硅电池制造能耗高，产生含氟废水、四氟化硅等污染物；多晶硅电池虽然工艺简单、制造能耗低但效率明显低于单晶硅电池。和薄膜电池、聚光电池相比，晶体硅比较贵、吸收光线能力差，能量返还时间较长。
薄膜太阳能电池利用非常薄的感光材料制成，附着或涂层于廉价的玻璃、不锈钢或塑料衬底上，主要包括硅基薄膜电池、碲化镉薄膜电池、铜铟镓硒化物薄膜电池。相较于晶体硅电池，用硅极少成本造价更低；可用于楼宇立面和商用建筑的屋顶，适于建筑一体化应用，是建设低碳环保型建筑物的材料；衰减性方面远远超过了晶硅光伏组件产品，实际组件寿命更长。劣势就是光电转换效率较低，商业化应用的转换率目前普遍在8%-10%左右；存在光电效率衰退效应，稳定性不高；工厂制造设备投资巨大减弱了技术成本低的优势。硅基薄膜电池使用非晶微晶叠层结构设计可使光谱响应从可见光扩展到红外线区域，在弱光环境下也能发电，目前转化率为10%左右，但存在光致衰减问题。碲化镉薄膜电池的效率较非晶硅薄膜电池效率高，成本较晶体硅电池低，也易于大规模生产，但镉有剧毒，会对环境造成严重污染。铜铟镓硒薄膜电池适合光电转换，不存在光致衰退问题，且工艺简单，但铟和硒是稀有元素，大规模生产存在制约。
聚光光伏电池通过透镜或镜面将接收到的太阳能放大后聚焦于效率极高的光电池上，有效提高了能量转化效率、减少了电池片用量。
目前，商业运用的聚光电池转换效率达到25%-30%，远远高于前两代太阳能电池，同时电池片少大大降低了半导体材料用量，很大程度上缩减了成本。
但其生产和应用却不及硅电池和薄膜电池，究其原因是主要在于两个方面：
一是聚光电池系统需要配套非常精确的追日系统（即凹面镜必须始终向着阳光直射，否则效率下降很多）；
二是现在城市的空气洁净度很差，对聚光光伏的应用效率会有制约。
这些原因导致聚光光伏电池适合在阳光充足的区域建设大型发电站，而不适合在城市做民用，制约聚光电池的普及运用。
