光—电直接转换方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。
单晶硅太阳能板的光电转换效率为15%左右，的达到24%，这是所有种类的太阳能板中光电转换效率的，但制作成本很大，以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般可达15年，可达25年。
非晶硅太阳电板是1976年出现的新型薄膜式太阳能板，它与单晶硅和多晶硅太阳能板的制作方法完全不同，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少，电耗更低，它的主要优点是在弱光条件也能发电。但非晶硅太阳能板存在的主要问题是光电转换效率偏低，国际先进水平为10%左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减。
由于太阳能板的输出功率取决于太阳辐照度和太阳能板温度等因素，因此太阳能板的测量在标准条件下（STC）进行，标准条件定义为： 大气质量AM1.5， 光照强度1000W/m2，温度25℃。
在该条件下，太阳能板所输出的功率称为峰值功率，在很多情况下，组件的峰值功率通常用太阳能模拟仪测定。影响太阳能板输出性能的主要因素有以下几点：
1）负载阻抗
2）日照强度
3）温度
4）阴影