光伏電池通常由兩塊或多塊半導(dǎo)體薄片組成，半導(dǎo)體材料通常是硅。當(dāng)光線照射時，可以在電池內(nèi)部產(chǎn)生電流，并由金屬導(dǎo)體以直流電（DC）的形式傳導(dǎo)。
    單塊電池的發(fā)電量很小，通常在0.5V電壓下只有大約1.5W。所以多塊電池常聯(lián)在一起，并封裝在玻璃殼內(nèi)形成一個模塊電池（電池板）。這樣的模塊電池不受天氣狀況的影響，可以抗風(fēng)雨。單塊模塊電池在12V直流電壓狀況下，完全可以產(chǎn)生10－80Wp的電能輸出。

    模塊電池的電流和功率輸出同接受的的太陽光強度呈大致的線性關(guān)系，但是工作電壓會隨著電池溫度的升高而有所降低。因此模塊電池在正午左右陽光燦爛而氣溫較低的情況下達(dá)到最大的功率輸出。當(dāng)然，即使在光照條件不太好的多云天氣，仍然會有一定的電能輸出。根據(jù)在1000 W/m2、25°C標(biāo)準(zhǔn)測試環(huán)境下的性能測試，模塊電池的輸出功率通常以峰值功率（Wp，Watts Peak）的形式表示。需要注意的是，因為實際的光照水平通常達(dá)不到測試時的水平，所以模塊電池的實際輸出功率在大部分時間內(nèi)大不到額定功率。在中國西部地區(qū)，模塊電池全年平均以25％的額定功率工作。

    光伏電池模塊是建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本單位。可以將任意數(shù)量的模塊電池連接起來，達(dá)到所要求的電能輸出。這是光伏發(fā)電系統(tǒng)的一大優(yōu)勢。當(dāng)現(xiàn)存的系統(tǒng)容量需要擴充時，只需要增加模塊電池的數(shù)量即可。

    模塊電池或者模塊電池陣列必須安裝在高處，以保證受到充足的陽光照射，并且不被障礙物遮擋。障礙遮擋將嚴(yán)重地影響模塊電池的電能輸出。

    獨立的SHS由一個小型的10－20Wp模塊電池構(gòu)成，并配有配電箱和輸電電纜。它適用于輸電網(wǎng)沒有覆蓋的地區(qū)。最簡單的SHS提供的電能完全可以使1到2盞低壓水銀燈每天工作2小時。較大的SHS可以提供電視或收音機工作的電能。

    集中式光伏系統(tǒng)可以通過一個小型輸電網(wǎng)為整個村莊供電。一套標(biāo)準(zhǔn)的光伏電池陣列系統(tǒng)不僅可以提供100戶家庭的照明和電視用電，而且可以供給路燈和公用建筑所需要的電能。這樣的系統(tǒng)通常配備了變流器以保證將主干路的標(biāo)準(zhǔn)電流配送到各終端用戶。

    村級光伏系統(tǒng)通常還配有備用電源，如柴油發(fā)電機。這樣可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實用性，減少對大容量蓄電池的需求。這種系統(tǒng)通常稱為光伏/柴油發(fā)電互補系統(tǒng)。