太陽電池（たいようでんち、Solar cell）は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接電力に変換する電力機器である。「電池」と言っても通常の一次電池や二次電池のような電力を蓄えておく機能はない。主流のシリコン太陽電池の他、様々な化合物半導体などを素材にしたものが実用化されている。色素増感型（有機太陽電池）と呼ばれる太陽電池も研究されている。

太陽電池（セル）を複数枚直並列接続して必要な電圧と電流を得られるようにしたパネル状の製品単体は太陽電池パネル又は太陽電池モジュールと呼ばれ、モジュールをさらに複数直並列接続して必要となる電力が得られるように設置したものは太陽電池アレイとなる。

太陽電池の基本原理そのものは1839年フランスの物理学者アレクサンドル・エドモン・ベクレルによって最初に発見されていた。しかし実際に発電が可能となったのは1884年アメリカの発明家Charles Frittsにより半導体性のセレンと極めて薄い金の膜とを接合したもので、得られた変換効率は僅か1%ほどであった。この発明は後にセレン光電池として1960年代までカメラの露出計などに広く応用されていたが、シリコン型の普及とともに市場から去っていった。

電力機器としての太陽電池の先駆けは米国のベル研究所にて開発された単結晶シリコン型太陽電池で、1954年にM.B.Princeによって論文が発表されている。当時は Bell Solar Battery と呼ばれ、太陽光のエネルギーを電力に変換する効率は6%であった。当初は宇宙用が主な用途で、一次電池を用いた世界最初の人工衛星スプートニク1号が21日の寿命しかなかったのに対し、太陽電池を用いた最初の人工衛星ヴァンガード1号は6年以上動作し、その有用性を示している。その後無人灯台など徐々に用途を拡大し、日本でも1960年代に量産が開始された。しかし電源としての本格的な開発が始まったのは1974年の石油ショック以降である。生産量は1980年代初めは数MW分に過ぎなかったが、2004年現在では世界全体で約1.2GWにまで成長している。

変換効率については、2006年には変換効率40.7%の多接合型集光セルも開発されるなど、高性能化が進んでいる。一方で一般市場向けの製品では省資源化と低コスト化が進んでおり、市場が急拡大している。なお2004年の時点では、日本が生産量で約半分のシェアを持っており、販売市場ではドイツが39%でトップである。

2000年から2006年まで、シャープが太陽電池製造量世界一であった。しかし、市場の急拡大に伴うシリコンの供給不足に対応できず、2006年の太陽電池生産量は434MWから2007年は363MWに落とし、生産量はドイツQセルズ社がトップに立っている