在太阳能发电系统中，系统的总效率η由太阳能电池组件的光电转换效率、控制器效率、蓄电池效率、逆变器效率及负载的效率等决定。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造价，是太阳能光伏发电产业化的重点和难点。而且太阳能在地球上分布广泛，只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统，不受地域、海拔等因素的限制。自太阳能电池问世以来，晶体硅作为主要材料保持着统治地位。目前对硅太阳能电池转换效率的研究，主要围绕着加大吸能面、运用吸杂技术和钝化工艺提高硅太阳能电池的转换效率、电池超薄型化等方面。
能量转换环节来看，太阳能光伏发电是直接将太阳辐射能转换为电能，在所有可再生能源利用中，太阳能光伏发电的转换环节少、利用直接。一般来说，在整个生态环境的能量流动中，随着转换环节的增加、转换链条的拉长，能量的损失将呈几何级增加，并同时大大增加整个系统的建设、运行成本和不稳定性。其中，并网型光伏发电系统，根据光伏发电系统拓扑结构的不同，可以分为单级式、双级式和多级式光伏并网发电系统。目前，晶体硅太阳能电池的光电转换效率实用水平为15%-20%,实验室1高水平已达35%。
太阳能发电的过程：现以晶体为例描述光发电过程。 当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。当许多个电池串联或并联起来就可以形成有较大输出功率的太阳能电池方阵。主要应用领域为航天飞机、通信系统、微波中继站、电视差分转盘、光伏泵、无电地区及家庭供电。
太阳能发电系统的组成：太阳能发电系统主要由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池构成。下面对各部分的功能做一个简单的介绍：太阳能电池板：作用是将太阳辐射能直接转换成直流电，供负载使用或存贮于蓄电池内备用。日常维护工作主要是每日测量并记录不同时间系统的工作参数，主要测量记录内容有：日期、记录时间。一般根据用户需要，将若干太阳电池板按一定方式连接，组成太阳能电池方阵，再配上适当的支架及接线盒组成。