太陽電池（太陽光発電素子）とは、pn接合に光が当たると電子と正孔が生成され、電位差（光起電力効果）が生じて電力を取り出せる半導体デバイスです。光エネルギーを直接電気に変換し、燃料を必要としないクリーンな発電手段です。
最も普及しているのは単結晶・多結晶シリコン太陽電池で、シリコンウェハを基板に用います。化合物半導体（GaAs、CIGS）を使う高効率型や薄膜型、次世代のペロブスカイト太陽電池も開発が進んでいます。変換効率の向上とコスト低減が普及の鍵で、半導体製造技術が応用されています。
太陽電池の基本はpn接合で、光が当たると生成した電子と正孔が内蔵電界で分離され、外部回路に電流として取り出されます。1枚のセルの電圧は約0.5〜0.7Vと小さいため、多数を直列・並列に接続してモジュール（パネル）にして実用的な電圧・電力を得ます。
主流は単結晶・多結晶シリコン型で、シリコンウェハを基板に用います。変換効率の高い化合物半導体（GaAs・CIGS）型、薄膜型、低コストで高効率が期待される次世代のペロブスカイト型も開発が進んでいます。半導体製造で培われた成膜・ドーピング・表面処理技術が広く応用されています。