太陽能電池的構造多種多樣，現在多使用由P型半導體與N型半導體組合而成的PN結型太陽能電池，主要由P型和N型半導體、電極以及反射防止膜等元件構成。對于由2種不同的硅半導體（P型與N型）結合而成的太陽能電池，當太陽光照射時，太陽的光能被太陽能電池吸收，產生正離子（正孔）和負離子（電子），正離子向P型半導體集結，負離子向N型半導體集結，當太陽能電池的表面和背面的電極之間接上負載時，便有電流流過。

太陽能電池的種類可根據其使用的材料分為：硅系太陽能電池、化合物系太陽能電池和有機半導體系太陽能電池。

其中硅系太陽能電池又分為結晶系太陽能電池（包括單結晶、多結晶和多結晶薄膜太陽能電池）和非結晶質太陽能電池；化合物系太陽能電池又分為：Ⅲ-Ⅴ族化合物（GaAs）太陽能電池、Ⅱ-Ⅵ族化合物（CdS/CdTe）太陽能電池和三元（Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族）化合物（CuInSe2）太陽能電池；有機半導體系太陽能電池則包括色素增感太陽能電池和有機薄膜太陽能電池。

如果根據太陽能電池的形式、用途等還可分成民用、電力用、透明電池、半透明電池、柔軟性電池、混合型電池（HIT電池）、層積電池和球狀電池等。