太阳能电池的主要材料是单晶硅和多晶硅。多晶硅是单质硅中的一种形态，融化的单质硅在过冷条件下凝固，其中的硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，那么这些晶粒结合起来，就会结晶成多晶硅。

太阳电池是一种可以将能量转换的光电元件，其基本构造是运用P型与N型半导体接合而成的。半导体最基本的材料是“硅”，它是不导电的，但如果在半导体中掺入不同的杂质，就可以做成P型与N型半导体。再利用P型半导体有个空穴(P型半导体少了一个带负电荷的电子，可视为多了一个正电荷)，与N型半导体多了一个自由电子的电位差来产生电流，所以当太阳光照射时，光能将硅原子中的电子激发出来，而产生电子和空穴的对流。