太阳光发电是指在不通过热过程的情况下直接将光能转化为电能。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。光伏发电是一种直接发电方式，利用太阳能级半导体电子器件有效吸收太阳辐射能，并将其转化为电能，是当今太阳能发电的主流。在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池，目前光伏电池已经得到了实际应用。光伏发电系统主要由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器组成。太阳能电池是光伏发电系统的关键组成部分。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。太阳能电池主要分为晶体硅电池和薄膜电池。前者包括单晶硅电池和多晶硅电池，后者主要包括非晶硅太阳能电池、铜铟镓硒太阳能电池和碲化镉太阳能电池。单晶硅太阳能电池的光电转换效率约为15%，最高可达23%，光电转换效率最高，但其制造成本较高。单晶硅太阳能电池的使用寿命一般可达15年，最高可达25年。多晶硅太阳能电池的光电转换效率为14%-16%，其制造成本低于单晶硅太阳能电池，因此得到了很大的发展，但多晶硅太阳能电池的使用寿命比单晶硅太阳能电池短。薄膜太阳能电池是以硅、硫化镉、砷化镓等薄膜为基材的太阳能电池。薄膜太阳能电池可以由重量轻、价格低的基材(如玻璃、塑料、陶瓷等)制成。)形成薄膜厚度小于1微米，可以产生电压，便于运输和安装。但异质基底沉淀的薄膜会产生一些缺陷，因此现有碲化镉和铜铟镓硒太阳能电池的大规模生产转化效率仅为12%-14%，理论上限为29%。若能在生产过程中减少碲化镉的缺陷，将提高电池的使用寿命和转化效率。这就需要研究缺陷的原因，以及减少缺陷和控制质量的方法。太阳能电池界面也很重要，需要大量的研发投入。