用单晶硅或多晶硅做材料，直接将太阳能转变为电能的电池叫硅太阳能电池，它的基本材料是一片超薄P型单晶硅，厚度一般在0.4mm以下，上面为N型受光层，在基体和受光层之间形成PN结，在受光层上覆盖着一层天蓝色氧化硅膜，使入射光的有效吸收率达90％以上。硅太阳能电池的光电转换机理是光生伏特效应，具体说来，就是硅光电池中的PN结受到光照射时，如果光子能量hv大于禁带宽度Eg时，在势垒区中就会产生电子—空穴对，电子—空穴对在内建电场的作用下，空穴和电子分别漂移并聚集在P区和N区。另外，由于光子的激发，P区产生的电子—空穴对中的空穴和N区产生的电子—空穴对中的电子受内建电场的作用，不能进入势垒区，而P区中的电子和N区中的空穴，如果能扩散到势垒区，则会受到内建电场的作用，分别聚集到结两侧的N区和P区，这样在P区和N区就分别聚集了空穴和电子，分别带上正电和负电，因而产生电动势。如果用导线和负载连结起来，就能产生电流和输出功率，成为光电池。
