光伏效应是太阳能发电的核心原理。当太阳光照射在半导体的p-n结上，光子能量促使半导体内部产生电子-空穴对。在p-n结电场的驱动下，空穴向p区移动，电子向n区移动，当这两个区域的电子和空穴相遇并重新复合时，就形成了电流。这就是光电效应太阳能电池的工作机制。
太阳能发电主要分为两种途径：光-热-电转换和光-电直接转换。
（1）光-热-电转换是通过吸收太阳辐射，将其转化为热能，再利用热能驱动蒸汽轮机发电。首先，太阳能集热器吸收热能，转化为工质蒸汽，然后驱动发电。这种方式的效率较低，成本高昂，据估计，其投资成本大约是普通火电站的5至10倍。
（2）光-电直接转换则利用光电效应，直接将太阳光能转化为电能。这种转换的典型装置就是太阳能电池。太阳能电池利用半导体的光生伏特效应，当太阳光照射到电池上，光子激发电子，从而产生电流。通过串联或并联多个电池，可以构建出具有较高输出功率的太阳能电池阵列。太阳能电池因其永久性、清洁性和灵活性，被视为未来可持续发展的理想能源，它具有长寿命、无污染的优点，与化石燃料和核能发电相比，更加环保。
“光生伏特效应”，简称“光伏效应”，英文名称：Photovoltaic effect。指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流的回路。