Carlos Algora es licenciado en Ciencias Físicas (1986) y Doctor en Ciencias Físicas (1990) por la Universidad Complutense de Madrid. Se incorporó al Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid (IES-UPM) en 1985. Su carrera docente la comenzó en 1991 como profesor asociado, luego fue profesor titular interino, profesor titular de universidad y finalmente, catedrático de universidad en 2008.

Desde 1996 dirige el Grupo de Semiconductores III-V del IES-UPM (que inicialmente se denominó Grupo de Tecnologías III-V) que se dedica al modelado, simulación, física, tecnología, caracterización y fiabilidad de las células solares multiunión de semiconductores III-V y otros materiales como germanio y grafeno. Junto con su equipo ha alcanzado el récord del mundo para una célula solar monounión de GaAs a 1000 soles (26,2% en el año 2000) y el récord del mundo para una célula solar de dos uniones GaInP/GaAs (32,6% a 1030 soles en 2008). Desde entonces el Prof. Algora junto con su grupo se ha dedicado a las células solares de triple unión con las que han alcanzado eficiencia superiores al 40%. Más recientemente está trabajando en estructuras de cuatro uniones para aumentar la eficiencia. Las aplicaciones hacia la que el profesor Algora ha orientado su investigación han sido las células solares terrestres, espaciales, convertidores láser para sistemas de transmisión de energía por fibra óptica, convertidores termofotovoltaicos, etc. Una de las consecuencias de estos buenos resultados de célula solar ha sido el desarrollo de 11 contratos con empresas privadas.

Carlos Algora ha participado en varios comités científicos de conferencias como la IEEE Photovoltaic Specialist Conference (Estados Unidos), European Photovoltaic Conference, Concentration Photovoltaic Conference, etc: Ha sido Chairman organizador de la World Thermophotovoltaic Conference (2006) y de la Spanish Electron Device Conference (2007).

Ha sido investigador principal de más de 60 proyectos de I+D competitivos incluyendo algunos de la UE y de la ESA. Ha publicado más de 300 artículos en revistas y congresos y ha sido autor de 3 capítulos de libro internacionales. En 2016, el Prof Algora editó junto con el Prof. Ignacio Rey-Stolle el Handbook of Concentrator Photovoltaic Technology (Wiley & sons) que ha sido el primero en el campo de la concentración fotovoltaica, tiene más de 700 páginas y en el que Carlos Algora es coautor de 3 capítulos. Posee un "índice h" de 28 según Scopus y de 34 según Google Académico.

Carlos Algora es revisor de proyectos de investigación para ANEP, Comunidad de Madrid, Agencia andaluza de evaluación, Agencia de investigación de Castilla y León, AENOR, Department of Energy (Estados Unidos), King Abdullah University, Swedish Research Council for Engineering Sciences, Agence National de la Recherche (Francia) y Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica de Argentina. También es revisor habitual de revistas como IEEE Electron Device Letters, IEEE Transactions on Electron Devices, Progress in Photovoltaics, Microelectronics Reliability, Solar Energy Materials and Solar Cells, Journal of Applied Physics, etc. Es inventor y coinventor de nueve patentes españolas, europeas y americana. Ha dirigido 13 tesis doctorales (de las que 4 recibieron el premio extraordinario de doctorado) y actualmente está dirigiendo otras dos. Ha estado a cargo de varios investigadores postdoctorales y ha sido el coordinador de períodos sabáticos de tres investigadores del Ioffe Institute de San Petersburgo del Grupo del Prof. Alferov, premio Nobel de Física en 2000. En 2009 recibió el Premio de Investigación de la Universidad Politécnica de Madrid en su primera edición. Desde 2015 hasta 2021 ha sido el coordinador en la International Electrotechnical Commission (IEC) de la norma IEC62787 para obtener el estándar "Concentrator photovoltaic (CPV) solar cells and cell-on-carrier (CoC) assemblies - Qualification" que ha sido publicado definitivamente en 2021. Desde 2016 es director del Departamento de Electrónica Física, Ingeniería Eléctrica y Física Aplicada de la Universidad Politécnica de Madrid.