光伏太阳能电池板吸收太阳光作为能源来产生直流电。光伏（PV）模块是光伏太阳能电池的封装，连接组件，可提供不同的电压和瓦数。光伏模块构成光伏系统的光伏阵列，该光伏系统在商业和住宅应用中产生并提供太阳能。

农业以外的太阳能收集最普遍的应用是太阳能热水系统。

光伏模块使用来自太阳的光能（光子）通过光伏效应发电。大多数模块使用基于晶片的晶体硅电池或薄膜电池。模块的结构（承载）构件可以是顶层或底层。还必须保护电池免受机械损坏和潮湿。大多数模块都是刚性的，但也可以使用基于薄膜电池的半柔性模块。电池必须彼此串联电连接。

PV接线盒连接到太阳能电池板的背面，它是其输出接口。在外部，大多数光伏模块都使用MC4连接器类型，以方便与整个系统的防风雨连接。另外，可以使用USB电源接口。

模块电连接可串联实现所需的输出电压，也可并联以提供所需的电流能力（安培）。使电流离开模块的导线可能包含银，铜或其他非磁性导电过渡金属。在部分模块遮蔽的情况下，可以在外部合并或使用旁路二极管，以使仍照亮的模块部分的输出最大化。

一些特殊的太阳能光伏模块包括聚光器，其中的光被透镜或镜子聚焦到较小的电池上。这使得可以以具有成本效益的方式使用单位面积成本较高的电池（例如砷化镓）。

太阳能电池板还使用由机架部件，支架，反射镜形状和槽组成的金属框架，以更好地支撑电池板结构。

1839年，Alexandre-Edmond Becquerel首次观察到某些材料通过曝光产生电荷的能力。尽管首屈一指的太阳能电池板即使对于简单的电子设备来说效率也很低，但它们却被用作测量光的仪器。直到1873年，威洛比·史密斯（Willoughby Smith）发现电荷可能是由轻击中硒引起的，贝克勒尔的观察才得以重现。在发现之后，威廉·格里尔斯·亚当斯（William Grylls Adams）和理查德·埃文斯·戴（Richard Evans Day）于1876年发表了《光对硒的作用》，描述了他们用来复制史密斯结果的实验​​。 1881年，查尔斯·弗里茨（Charles Fritts）创造了第一块商用太阳能电池板，据弗里茨（Fritts）报道，它“不仅通过暴露在阳光下，而且在昏暗，漫射的日光下都具有连续，恒定和相当大的作用力”。但是，这些太阳能电池板效率很低，尤其是与燃煤电厂相比。 1939年，罗素·奥尔（Russell Ohl）创造了用于许多现代太阳能电池板的太阳能电池设计。他在1941年为他的设计申请了专利。1954年，贝尔实验室首次使用此设计制造了首个商业上可行的硅太阳能电池。

当前，大多数太阳能模块是由由多晶硅和单晶硅制成的晶体硅（c-Si）太阳能电池生产的。 2013年，晶体硅占全球光伏产量的90％以上，而整个市场的其余部分由使用碲化镉，CIGS和非晶硅的薄膜技术组成

新兴的第三代太阳能技术使用先进的薄膜电池。与其他太阳能技术相比，它们以较低的成本产生了相对较高的转换效率。此外，成本高，效率高且密排的矩形多结（MJ）电池最好用于航天器的太阳能电池板，因为它们提供了每千克提升到太空中的最高发电功率比率。 MJ电池是化合物半导体，由砷化镓（GaAs）和其他半导体材料制成。使用MJ电池的另一种新兴光伏技术是聚光光伏（CPV）。