Fotoogniwa są stosowane przede wszystkim jako trwałe i niezawodne źródła energii w elektrowniach słonecznych, kalkulatorach, zegarkach, plecakach, sztucznych satelitach, samochodach z napędem hybrydowym, a także w automatyce – jako czujniki fotoelektryczne i fotodetektory w fotometrii. Inne zastosowania to:
- elektronika użytkowa, lampy ogrodowe, oświetlanie znaków drogowych i wspomaganie sygnalizacji świetlnej;
- zasilanie elektroniki promów i sond kosmicznych, stacji orbitalnych i sztucznych satelitów ziemi (w przestrzeni kosmicznej promieniowanie słoneczne jest o wiele silniejsze);
- doładowywanie akumulatorów w dzień i wykorzystywanie energii w nocy na jachtach, kempingach, domach jednorodzinnych;
- zasilanie układów telemetrycznych w stacjach pomiarowo-rozliczeniowych gazu ziemnego, ropy naftowej oraz energii elektrycznej;
- zasilanie automatyki przemysłowej i pomiarowej;
- produkcja energii w pierwszych elektrowniach słonecznych.
Najnowsze panele fotowoltaiczne pracują wyłącznie w oparciu o światło dzienne. W przypadku domów i przedsiębiorstw, które decydują się na panele fotowoltaiczne, samodzielnie funkcjonujące rozwiązanie jest bardzo często niewystarczające. Ilość energii potrzebnej do ogrzania budynku oraz gotowania jest znacznie większa niż możliwości paneli fotowoltaicznych i koniecznym staje się uzupełnienie energii z innego źródła, np. energii elektrycznej lub ekologicznego gazu płynnego.