光伏電池通常由兩塊或多塊半導體薄片組成，半導體材料通常是硅。當光線照射時，可以在電池內部產生電流，并由金屬導體以直流電（DC）的形式傳導。
單塊電池的發電量很小，通常在0.5V電壓下只有大約1.5W。所以多塊電池常聯在一起，并封裝在玻璃殼內形成一個模塊電池（電池板）。這樣的模塊電池不受天氣狀況的影響，可以抗風雨。單塊模塊電池在12V直流電壓狀況下，完全可以產生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到最大的功率輸出。當然，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。根據在1000 W/m2、25°C標準測試環境下的性能測試，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大不到額定功率。在中國西部地區，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光伏發電系統的基本單位。可以將任意數量的模塊電池連接起來，達到所要求的電能輸出。這是光伏發電系統的一大優勢。當現存的系統容量需要擴充時，只需要增加模塊電池的數量即可。
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模塊電池構成，并配有配電箱和輸電電纜。它適用于輸電網沒有覆蓋的地區。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。
集中式光伏系統可以通過一個小型輸電網為整個村莊供電。一套標準的光伏電池陣列系統不僅可以提供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。這樣的系統通常配備了變流器以保證將主干路的標準電流配送到各終端用戶。
村級光伏系統通常還配有備用電源，如柴油發電機。這樣可以提高系統的穩定性和實用性，減少對大容量蓄電池的需求。這種系統通常稱為光伏/柴油發電互補系統。■