太陽電池によって太陽光のエネルギーを直接に電力に変換する発電方式をいう。

太陽電池は、一定の物質に光が照射されると伝導電子が増加する現象（光電効果）を利用して電力を得る装置で、光エネルギーを電力に変換する過程で熱や運動エネルギーの媒介を必要としない。
そのため、太陽光発電は、発電時に廃棄物、CO2等の発生がない他、小規模に分散的に運用可能、設置条件の制約が少ない、などの特徴がある。

一方、他の発電方式に比べて高コスト、発電量の変動が大きい（夜間や雨天時は発電できない）、スケールメリットが効かないなどの短所がある。
そこで、太陽光発電と他の発電とを組み合わせて、発電、消費、売電、買電を適切に制御するシステム（太陽光発電システム）が開発・運用されている。