太陽能電池（太陽光電元件）是光照射pn接面時產生電子與電洞、形成電位差（光伏效應）而能取出電力的半導體元件。它將光能直接轉換為電能，是不需燃料的乾淨發電方式。
最普及的是單晶矽與多晶矽太陽能電池，以矽晶圓作為基板。採用化合物半導體（GaAs、CIGS）的高效率型、薄膜型，以及次世代的鈣鈦礦太陽能電池也在開發中。提升轉換效率與降低成本是普及的關鍵，其中應用了半導體製造技術。
太陽能電池的基本是pn接面，光照射時產生的電子與電洞會被內建電場分離，作為電流取出至外部電路。1片電池的電壓小，約0.5～0.7V，因此將大量電池串聯、並聯成模組（面板），以取得實用的電壓與功率。
主流是單晶矽與多晶矽型，以矽晶圓作為基板。轉換效率高的化合物半導體（GaAs、CIGS）型、薄膜型，以及可望兼顧低成本與高效率的次世代鈣鈦礦型也在開發中。半導體製造所累積的薄膜沉積、摻雜、表面處理技術被廣泛應用。