通过PN结将太阳能转换为电能。太阳能电池对光电转换材料的要求是转换、能制成大面积的器件，以便更好地吸收太阳光。已使用的光电转换材料以单晶硅、多晶硅和非晶硅为主。光生载流子的数量与光强度有关，因此，反向饱和电流会随着光强的变化而变化，从而可以把光信号的变化转为电流及电压的变化。用单晶硅制作的太阳能电池，转换达20%，但其成本高，主要用于空间技术。多晶硅薄片制成的太阳能电池，虽然光电转换效率不高（约10%），但价格低廉，已获得大量应用。此外，化合物半导体材料、非晶硅薄膜作为光电转换材料，也得到研究和应用。
半导体光电器件是把光和电这两种物理量联系起来，使光和电互相转化的新型半导体器件。光电器件主要有：利用半导体光敏特性工作的光电导器件、利用半导体光伏打效应工作的光电池和半导体发光器件等。在负载RL中有电流流过，其电流大小取决于光电靶在该单元的电阻值大小。一、 光电导器件半导体材料的光敏特性，即当半导体材料受到一定波长光线的照射时,其电阻率明显减小,或说电导率增大的特性。这个现象也叫半导体的光电导特性。利用这个特性制作的半导体器件叫光电导器件。
只有当光照射pn结时才能使耗尽层内产生载流子(电子-空穴对)，载流子被结内电场加速形成光电流。利用该原理制成的光电二极管称为耗尽层光电二极管。1、用户太阳能电源：用于边远无电地区，如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等。耗尽层光电二极管有pin层、pn层、金属-半导体型、异质型等CCD(Charge Coupled Device)即电荷耦合器件，通过输入面上光电信号逐点的转换、储存和传输，在其输出端产生一时序信号。随着科技的进步，CCD技术日臻完善，已广泛用于安全防范、电视、工业、通信、远程教育、可视网络1电话等领域。
1、多接面、多能隙、多能带结构，使用不同能隙的材料来吸收不同波长的光子。减少载子能带内的能量释放，大幅度提高太阳能电池的效率；用单晶硅制作的太阳能电池，转换效率高达20%，但其成本高，主要用于空间技术。2、一个光子产生多个电子一空穴对，增加输出的光 电流，从而提高太阳能 电池的效率；3、热载子太阳能电池，提高载子温度能够大幅度提高太阳能电池的效率；4、黑体辐射的频谱转换，将太阳光改变成理想的光源，减少载子能带内的能量释放，提高太阳能电池的效率；5、新材料如染料感光太阳能电池、聚合物和有机物材料的太阳能电池等；6、热光伏特1效应，将不能进行光伏效应的太阳能通过晶格振动的多声子吸收转化为可以进行光伏效应的光能 ，从而提高太阳能电池的效率。 