光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。当光子撞击金属时，其能量可以被金属中的一个电子完全吸收。电子吸收的能量大到足以克服金属原子内部的库仑力做功并从金属表面逃逸，成为光电子。硅有四个外层电子。如果纯硅掺杂有五个外层电子的原子，比如磷原子，就会变成N型半导体。如果纯硅掺杂有三个外层电子的原子，例如硼原子，就形成了P型半导体。P型和N型结合在一起，接触面就会形成电位差，成为太阳能电池。当太阳光照射到pn结上时，电流从P型侧流向N型侧，形成电流。
光伏发电系统由光伏组件、电池组、充放电控制器、逆变器、交流配电柜、太阳能跟踪控制系统等设备组成。 1.光伏组件。当有光时(无论是太阳光还是其他发光体产生的光)，电池吸收光能，电池两端发生不同符号的电荷积累，即产生“光伏电压”，这就是“光伏效应”。 2.蓄电池组。它的作用是储存太阳能电池阵列发光时发出的电能，可以随时给负载供电。太阳能发电对电池组的基本要求是:a .自放电率低；b .使用寿命长；c .强深度放电能力；d .充电效率高；e .很少或没有维护；f .工作温度范围宽；价格很低。 3.控制器。它是一种能自动防止蓄电池过充和过放的装置。因为电池的循环充放电次数和放电深度是决定电池使用寿命的重要因素，所以能够控制电池组过充或过放的充放电控制器是必不可少的设备。 4.逆变器。这是一种将直流电转换成交流电的装置。因为太阳能电池和蓄电池是DC电源，而负载是交流负载，所以逆变器是必不可少的。 5.跟踪系统。与固定场所的太阳能光伏发电系统相比，太阳的照射角度在一年的春夏秋冬四个季节里无时无刻不在变化，每天都有太阳的升起和落下。如果太阳能电池板能一直面向太阳，发电效率就会达到好的状态。
屋顶光伏发电也称屋顶太阳能光伏发电，是将太阳能电池板带着它的电力安装在住宅或商业建筑或构筑物的屋顶上的一种光伏系统。该系统的各种组件包括光伏模块、安装系统、电缆、太阳能逆变器和其他电气附件。与兆瓦级容量的地面安装式光伏电站相比，屋顶安装式系统体积较小。住宅建筑上的屋顶光伏系统通常具有大约5至20千瓦(kW)的容量，而安装在商业建筑上的屋顶光伏系统通常达到100千瓦或更高。