光伏效应在气体、液体和固体物质中都会发生，但是只有在固体材料中，才有较高的能量转换效率。尤其是在半导体材料中，光伏效应的效率最高。
     能利用光伏效应产生电能的物质称为光伏材料。选用能量转换效率较高的光伏材料，制成光伏电池，就可以用于光伏发电。
     光伏发电对光伏材料的一般要求是：要有较高的光电转换效率；材料本身对环境不造成污染；材料便于工业化生产，而且材料的性能要稳定；等等。
     制造光伏电池的半导体材料，已知的有十几种。
     第一代光伏电池主要基于硅晶片，采用单晶硅和多晶硅材料制成，目前仍是光伏产品市场的主流。硅元素在地壳中的储量仅次于氧，原材料相当丰富。不过，晶体硅作为光伏电池中的光伏材料，其成本较高（制作晶体硅电池的硅材料占电池成本的45％以上）。而且，硅晶体的尺寸也不能满足大面积的要求。
     除了硅（包括单晶硅、多晶硅和非晶硅）以外，可用的光伏材料还有砷化镓、磷化钢等 III - V 族化合物（砷化镓光伏电池能耐高温，在250℃的条件下光电转换性能良好，适合做高倍聚光光伏电池；但是成本高，主要材料砷化镓制备较难），硫化镉等 II - VI 族化合物，铜钢硒等多元化合物，以及某些功能高分子材料和研制中的纳米晶体材料。