光伏效应在液体和固体物质中都存在，具有固体(尤其是半导体PN结器件)在太阳光照射下具有较高的光电转换效率。晶体硅太阳能电池是利用光伏效应原理制成的，它可以直接将太阳的光能转化为电能。唐山光伏发电设备也是太阳能光伏发电的能量转换器是太阳能电池，又称光伏电池，是太阳能光伏发电系统的基础和核心设备。
太阳能转化为电能的过程主要包括三个步骤:
(1)太阳能电池吸收有能量的光子后，在半导体中产生电子-空穴对，称为“光生载流子”。两对电子极性相反，电子带负电，空穴带正电。
(2)具有相反极性的光生载流子被半导体PN结产生的静电场分开。
(3)光生载流电子和空穴分别被太阳能电池的正负电极收集，在外部电路中产生电流，从而获得电能。太阳能光伏发电的原理如下图所示。当光照射到太阳能电池的表面时，一部分光子被硅材料吸收，光子的能量转移到硅原子上，使电子发生跃迁，成为自由电子，聚集在PN结的两侧，形成电位差。当外部电路接通时，在该电压的作用下，电流将流过外部电路以产生的输出功率。这个过程的本质是将光子能量转化为电能的过程。
在太阳能发电系统中，系统的总效率η由太阳能电池模块的光电转换效率、控制器效率、电池效率、逆变器效率和负载效率决定。目前，太阳能电池的光电转换效率只有17%左右。因此，提高太阳能电池组件的光电转换效率，降低太阳能光伏发电系统的单位功率成本，是太阳能光伏发电产业化的难点。自从太阳能电池问世以来，晶体硅一直保持着作为主要材料的主导地位。目前，对硅太阳能电池转换效率的研究主要集中在扩大能量吸收面(如利用双面电池减少反射)、利用吸杂技术和钝化技术提高硅太阳能电池的转换效率以及使电池超薄化等方面。
