太陽能直接電利用就是太陽能電池，用于電子手表，電子儀器，人造地球衛星，太陽能動力衛星站，太陽能光伏發電站。間接電利用就是太陽能熱發電站。

　　太陽能電池的主要優點是：光能轉換為電能，而電能的應用面最廣和最方便，工作壽命長，結構簡單而緊湊，比功率高，運行方便可靠，不需運行和維修費用。主要缺點是：效率較低，每平方米太陽能電池所發出的功率約為100W，因而需要大面積的太陽能電池陣列，初始投資高，當無陽光而仍要求用電時，需配備蓄電池。

　　同一種半導體材料制成的PN結太陽能電池，理論效率不超過30%，而采用不同禁帶寬度的材料制成多個PN結的太陽能電池，理論效率可高達不超過60%以上。

　　太陽能光電轉換電池主要分為兩類，一類是晶體硅電池，包括單晶硅(sc-Si)電池、多晶硅(mc-Si)電池兩種，它們占據約93%的市場份額；另一類是薄膜電池，主要包括非晶體硅(a-Si，使用的是硅，但以不同的形態表現)太陽能電池、硒光太陽能電池、化合物(砷化鎵GaAs、硫化鎘CdS、硒銦銅CuInSe、碲化鎘CdTe、銅銦鎵硒CIGS)太陽能電池，有機半導體太陽能電池等，這類電池占據7%的市場份額。

　　利用太陽能電池的光伏發電系統一般由太陽能電池方陣及支架、蓄電池、控制器、逆變器等部分組成。太陽能電池組件是最小的、可直接供電的單元，組件功率一般為幾十至幾百瓦不等。許多組件進行串、并聯可組成太陽能電池方陣，目前電池方陣功率超過10千瓦，面積大于100平方米。數百個太陽能電池方陣串、并聯，構成10MW以上的光伏電站。

　　目前，太陽能電池基本上以高純度硅料作為主要原材料，簡稱硅基太陽能電池。硅基太陽能電池又分為晶體硅太陽能電池與非晶硅太陽能電池。晶體硅太陽能電池一直是主流產品，其中多晶硅太陽能電池自1998年開始成為世界光伏市場的主角。但是由于晶體硅太陽能電池所需的原材料高純多晶硅價格飆升，制造晶體硅類太陽能電池能耗大，要大幅度地降低太陽電池的制造成本，還必須發展非晶硅太陽能電池。晶體硅與非晶硅太陽能電池及其產品的優缺點見下表1：

　　從上表可以看出，非晶硅太陽能電池雖然在轉換效率方面略遜于晶體硅太陽能電池，但制造成本低廉、能耗小是晶體硅太陽能電池不能比的。

　　非晶硅太陽能電池特點是節省硅材料，厚約1μm的非晶硅薄膜，可吸收陽光中的大部分可見光，對可見光靈敏。制造玻璃硅的能耗小，設備比較簡單。容易制成聯式復合結薄膜太陽能電池，以提高效率。易于形成連續的大規模生產線。非晶硅太陽能電池效率已達14.6%。目前面積大于1平方米，光電轉換接近9%的大型非晶硅太陽能組件已研制出來。非晶硅太陽能電池的自然衰降率與電池的材料、工藝和結構有關，呈現指數型衰降，第一年效率約衰降10%—20%不等，以后逐年減少。克服或者減少非晶硅太陽能電池的自然衰降，是世界光伏器件領域一個亟待解決的難題。

　　單晶硅太陽能電池是目前最成熟、最穩定、最可靠、應用最廣的太陽能電池。從冶金硅制備到多晶硅，用直拉法和區熔法都可以得到純度較高的單晶硅錠。單晶硅太陽能電池的理論效率高于25%。

　　多晶硅太陽能電池的大量采用是因為拉制單晶硅需要消耗大量能源以及昂貴的高純石英坩鍋。薄膜多晶硅太陽能電池效率已大于10%。鑄錠多晶硅太陽能電池用石墨坩鍋把熔融硅定向冷卻獲得多晶硅錠，鑄錠多晶硅太陽能電池效率已達17—18%。與拉制單晶硅相比，鑄錠多晶硅生產周期短、產量大、價格低。片狀多晶硅太陽能電池是用滴轉法制成的，效率已突破10%。帶狀多晶硅太陽能電池是直接從硅液中拉出多晶帶作為電池的基體材料，然后用激光切割成方形太陽能電池基片。帶狀多晶硅常稱為半晶硅，平均效率已突破10%，采用硅筒法帶狀多晶硅太陽能電池效率已達到12—15%，具備產業化條件。