את תאי השמש מחברים למודולים, המהווים את אבני הבניין של מערכים פוטו- וולטאיים.

כל מודול מכוסה במעטפת הגנה (בדרך כלל מזכוכית, או פלסטיק שקוף).

קיימים שני סוגי מודולים:

• מודול שטוח – אותו מכוונים ישירות אל קרינת השמש.
• מודול עם ריכוז קרינה – כולל עדשות למיקוד קרינת השמש אל תאי השמש, המכסים רק שטח קטן מתוך המודול. מכיוון שנדרשות עדשות גדולות, משתמשים בעדשות פרנל, שהן עדשות שטוחות המבצעות אותה פעולת מיקוד כמו עדשות קמורות.

מכיוון שתאי שמש מספקים ישירות חשמל בזרם ישר, ניתן להשתמש בהם לכל שימוש בו משתמשים בסוללות (בטריות).

הבעיה העיקרית היא גיבוי של אספקת חשמל כאשר השמש אינה זמינה (מוסתרת על ידי עננים, או בשעות הלילה). לכן משתמשים בתאי שמש לטעינת סוללות נטענות אשר משמשות כמערכות גיבוי.

הניצול היעיל ביותר של תאי שמש, הוא במערכים גדולים, המייצרים חשמל המועבר לרשת החשמל.