太阳能电池的工作原理是使太阳光照在光电材料上使光能直接转换成电能，1954年诞生了世界上第一台硅太阳能电池，随后它被用作人造卫星的电源，从而取代了只能连续使用几天的化学电池，使卫星电源安全地工作了20多年之久。
太阳能电池的缺点是造价高、集光板占地面积大、贮能困难、阴雨天不能发电等。多年来，通过大量研究和试制，成本不断降低，品种不断翻新，产量不断增加。
太阳能电池新技术的开发已成为世界热门，近年来取得了可喜成果。美国Spectrolab公司开发的多结聚光电池的效率已高达37.2％（170倍聚光），2010年还要提高到45％。美国的Abel公司采用Spectrolab公司生产的高效多结电池制造出带有可折叠3倍聚光透镜的高效空间用太阳电池组件。
美国FirstSolar公司2004年生产了6MWpCdTe太阳电池，该公司商业化、大面积电池的效率已达到9％，2005年产量25MWp。该公司生产的2英尺×4英尺太阳电池组件几秒钟就可以沉积好，生产过程节能，能量回收期一年，可以稳定发电20～30年（国际CdTe小面积电池最高效率16.4%）。
美国Uni-Solar三结非晶硅太阳电池的初始效率和稳定效率分别达到14.6%和12.6％。该公司正在加紧开发塑料衬底的三结非晶硅太阳电池；
日本Fuji公司异军突起，已成功开发出塑料衬底的双结非晶硅太阳电池，稳定效率8％，2004年10月开始投产，2005年初规模达到3MWp。
三洋公司HIT电池在100cm2大面积电池上的效率已经达到21.5%；Kyocera232cm2的微晶硅太阳电池的效率也已达到17.7%。
现在，国内外一些建材一体型太阳能电池已经开始使用，这种太阳能电池有以下优点：太阳能电池和建筑材料一体化，不需支撑台架；太阳能电池安装于屋顶，不需占据设置的土地；设置太阳能电池的屋顶，不需一般的建材。
建材一体型太阳能电池最早是在玻璃基瓦上，直接形成a-si太阳电池的太阳能电池瓦，样品已出厂。其后，又开发了板式建材一体型太阳能电池（以下简称建材一体型太阳能电池）。这种太阳能电池呈平面形状，易降低生产成本。而且其形状很像用于洋房的板式瓦，可望得到普及。
太阳能电池的特别核心问题是管板问题，它与现有的太阳能电池不同，它是作为“建筑材料”（屋顶）所必须使用的部分。使用建材一体型太阳能电池时，必须控制其屋顶的温度上升。因此，必须使电池的设置面盖在屋顶面上，做成双层屋顶结构。为确保这种太阳能电池室外工作的可靠性，用75块建材一体型太阳能电池做成屋面板模型房，试验证明，此房能经受令人担心的恶劣环境的吹刮，十分耐用且实用。今后将使其实用化，并开展将该产品用于太阳能空调系统和个人住宅用太阳光发电系统的应用研究。
瑞士研制成一种新型太阳能电池板，将它装在窗户上可以节省能源。这种被誉为“三明治式”的太阳能电池板是根据植物进行光合作用的原理研制成的。它的最大优点是除了能导电的特殊玻璃以外，其余皆取自普通材料，而且易于安装。这种特殊的玻璃好比三明治的两片面包，位于太阳能电池板的里外层。光通过以碘为主的电解质发生散射从而抵达染色层。染色层能像植物中的叶绿素那样捕获光子。光子把染色层里的电子推入“三明治”的最下一层——二氧化钛半导体薄膜。这个厚度只有10微米而又透明的薄膜能捕获电荷，把电子送入二氧化锡导体层。这一层位于窗户里层玻璃板上。二氧化锡层指挥电子工作产生电流。
这种太阳能电池板能将照射到它上面的7.1％～7.9％的阳光转变为电能，其成本只是同样效果硅太阳能电池板的五分之一到十分之一。
瑞士一位工程师还设计出一种可嵌在玻璃间的厚1/4英寸的光电板，效率极高，而造价却低，最终可借玻璃窗发电发热。光电板为一块导电的氧化钛，外涂染料作为天线，染料分子一个个地传递电子。光又将染料分子的电子击出，将其传往氧化钛，形成电流。电流传至光电板另一面的氧化锡涂层，负电荷传至电解液中的中性碘分子，后者收集电子送回到氧化钛导电体中，过程周而复始。光电转换效率7％～12％。复合光电池效率较高，但也较贵，较适合特殊用途。氧化钛吸收光能效率高，是由于其表面粗糙。这种光电板每平方米面积可产生150瓦电力，寿命约5年。
太阳能电池产业是全球增长最快的高技术产业之一，太阳能电池市场高速、稳步发展，至2002年，总产量已达到512.2MW，平均增长率为61.4%。太阳能电池的生产主要集中于日本、美国和欧洲国家，到2003年底，我国太阳能电池的年生产能力已经超过50MW。据专家预计，至2007年年底，全球太阳能电池产能可望达4.8万千瓦（GW），其中，大陆全球市占率将达16.7％。
目前世界上最大的太阳能电池在美国佐治亚州本宁堡，它的面积为44515平方米，每天可供热水1800多吨，供6500人生活使用。这个太阳能电池是用太阳能加热空气的，它包括80个独立的太阳能膜板，分4行排列，每块膜板长61米，宽4.72米，另围以0.4572米高的水池墙，底部以8.89厘米高的水为储热流体。每块膜板上覆以高分子强化玻璃纤维制成的波状面盖，面盖的透射率达89％，可使水温升到60℃～70℃。这个太阳能电池的优点是：在空气加热器中，不发生任何锈蚀；液体泄漏不像水加热器那样严重。
2005年全球太阳能的市场约为112亿美元，比上年增加55%。根据预测，到2015年将达到510亿美元。在太阳电池产量方面，美国稍逊于日本和欧洲，位居第三，约占全球市场份额的10%。
2006年6月美国旧金山市一家私营公司Nanosolar宣布将在海湾地区建设世界最大的太阳能薄膜电池生产厂。这家太阳能电池工厂采用最新的工艺技术生产薄膜电池，2006年开始建设，2007年投产。新太阳能薄膜电池厂将使美国的排名上升到第二。
采用新技术生产的太阳能薄膜电池运用了复杂的高新科技，将太阳能电池“印”在塑料和金属箔上，使用一种铜合金涂层来吸收阳光并产生电能。其效率与传统的太阳能晶硅电池基本相当，而制造成本仅为传统晶硅电池的1/5。这些电池产品，首先将装配太阳电池板，最终被裁切为不同样式，以适应各种建筑部件的形式，并将向大型建筑屋顶、家庭与独立太阳能电站销售。年产量将达到430兆瓦。发电量足以为32.5万个家庭提供生活用电。