太阳能电池（亦称太阳能芯片或光电池）是一种将太阳光通过光生伏打效应转成电能的装置。太阳能电池事实上并不是电池，这是翻译名词，原意为太阳能单元。
在常见的半导体太阳能电池中，透过适当的能阶设计，便可有效的吸收太阳所发出的光，并产生电压与电流。这种现象又被称为太阳能光伏。
太阳能发电是一种可再生的环保发电方式，其发电过程中不会产生二氧化碳等温室气体，因此不会对环境造成污染；但太阳能电池板的生产过程会产生大量有毒废水，需另行处置。另外弃置的太阳能电池也是问题，若没有妥善的回收机制，会对环境造成污染。
按照制作材料分为硅基半导体电池、CdTe薄膜电池、CIGS（英语：Copper indium gallium selenide）薄膜电池、染料敏化薄膜电池、有机材料电池等。其中硅电池又分为单晶硅电池、多晶硅电池和无定形体硅薄膜电池等。对于太阳能电池来说最重要的参数是转换效率，目前在实验室所研发的硅基太阳能电池中（并非硅空气电池（英语：Silicon–air battery）），单晶硅电池效率为25.0%，多晶硅电池效率为20.4%，CIGS薄膜电池效率达19.8%，CdTe薄膜电池效率达19.6%，非晶硅（无定形硅）薄膜电池的效率为10.1%。
