從太陽能獲得電力，需通過太陽電池進(jìn)行光電變換來實(shí)現(xiàn)。它同以往其他電源發(fā)電原理完全不同。要使太陽能發(fā)電真正達(dá)到實(shí)用水平，一是要提高太陽能光電變換效率并降低其成本，二是要實(shí)現(xiàn)太陽能發(fā)電同的電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。

光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池、蓄電池、控制器和逆變器組成，其中太陽能電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，太陽能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。太陽能電池主要分為晶體硅電池和薄膜電池兩類，前者包括單晶硅電池、多晶硅電池兩種，后者主要包括非晶體硅太陽能電池、銅銦鎵硒太陽能電池和碲化鎘太陽能電池。

薄膜太陽能電池是用硅、硫化鎘、砷化鎵等薄膜為基體材料的太陽能電池。薄膜太陽能電池可以使用質(zhì)輕、價(jià)低的基底材料（如玻璃、塑料、陶瓷等）來制造，形成可產(chǎn)生電壓的薄膜厚度不到1微米，便于運(yùn)輸和安裝。然而，沉淀在異質(zhì)基底上的薄膜會(huì)產(chǎn)生一些缺陷，因此現(xiàn)有的碲化鎘和銅銦鎵硒太陽能電池的規(guī)?；慨a(chǎn)轉(zhuǎn)換效率只有12%到14%，而其理論上限可達(dá)29%。如果在生產(chǎn)過程中能夠減少碲化鎘的缺陷，將會(huì)增加電池的壽命，并提高其轉(zhuǎn)化效率。這就需要研究缺陷產(chǎn)生的原因，以及減少缺陷和控制質(zhì)量的途徑。太陽能電池界面也很關(guān)鍵，需要大量的研發(fā)投入。

由于技術(shù)和材料原因，單一電池的發(fā)電量是十分有限的，實(shí)用中的太陽能電池是單一電池經(jīng)串、并聯(lián)組成的電池系統(tǒng)，稱為電池組件（陣列）。單一電池是一只硅晶體二極管，根據(jù)半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性，當(dāng)太陽光照射到由P型和N型兩種不同導(dǎo)電類型的同質(zhì)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的P-N結(jié)上時(shí)，在一定的條件下，太陽能輻射被半導(dǎo)體材料吸收，在導(dǎo)帶和價(jià)帶中產(chǎn)生非平衡載流子即電子和空穴。同于P-N結(jié)勢(shì)壘區(qū)存在著較強(qiáng)的內(nèi)建靜電場(chǎng)，因而能在光照下形成電流密度J，短路電流Isc，開路電壓Uoc。若在內(nèi)建電場(chǎng)的兩側(cè)面引出電極并接上負(fù)載，理論上講由P-N結(jié)、連接電路和負(fù)載形成的回路，就有"光生電流"流過，太陽能電池組件就實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載的功率P輸出。

控制器的主要功能是使太陽能發(fā)電系統(tǒng)始終處于發(fā)電的大功率點(diǎn)附近，以獲得率。而充電控制通常采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)即PWM控制方式，使整個(gè)系統(tǒng)始終運(yùn)行于大功率點(diǎn)Pm附近區(qū)域。放電控制主要是指當(dāng)電池缺電、系統(tǒng)故障，如電池開路或接反時(shí)切斷開關(guān)。目 前日立公司研制出了既能跟蹤調(diào)控點(diǎn)Pm，又能跟蹤太陽移動(dòng)參數(shù)的"向日葵"式控制器，將固定電池組件的效率提高了50%左右。

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的防反充二極管又稱阻塞二極管，在太陽電池組件中其作用是避免由于太陽電池方陣在陰雨和夜晚不發(fā)電或出現(xiàn)短路故障時(shí)，擂電池組通過太陽電池方陣放電。防反充二極管串聯(lián)在太陽電池方陣電路中，起單向?qū)ㄗ饔?。因此它回路中有大電流，而且要承受大反向電壓的沖擊。一般可選用合適的整流二極管作為防反充二極管。一塊板的話可以不用任何二極管，因?yàn)榭刂破鞅緛砭涂煞婪礇_。板子串聯(lián)的話，需要安裝旁路二極管，如果是并聯(lián)的話就要裝個(gè)防反沖二極管，防止板子直接沖電。防反充二極管只是保護(hù)作用，不會(huì)影響發(fā)電效果。

在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，系統(tǒng)的總效率ηese由電池組件的PV轉(zhuǎn)換率、控制器效率、蓄電池效率、逆變器效率及負(fù)載的效率等組成。但相對(duì)于太陽能電池技術(shù)來講，要比控制器、逆變器及照明負(fù)載等其它單元的技術(shù)及生產(chǎn)水平要成熟得多，而且系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換率只有17%左右。因此提高電池組件的轉(zhuǎn)換率，降低單位功率造價(jià)是太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)化的和難點(diǎn)。太陽能電池問世以來，晶體硅作為主角材料保持著統(tǒng)治地位。對(duì)硅電池轉(zhuǎn)換率的研究，主要圍繞著加大吸能面，如雙面電池，減小反射；運(yùn)用吸雜技術(shù)減小半導(dǎo)體材料的復(fù)合；電池超薄型化；改進(jìn)理論，建立新模型；聚光電池等。

太陽能逆變器是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的設(shè)備。由于太陽能電池和蓄電池是直流電源，負(fù)載是交流負(fù)載，太陽能逆變器是的。根據(jù)運(yùn)行方式，太陽能逆變器可分為離網(wǎng)太陽能逆變器和太陽能并網(wǎng)逆變器。

立運(yùn)行的太陽能逆變器用于立太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)，為立負(fù)載供電。并網(wǎng)逆變器用于并聯(lián)運(yùn)行的太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)。太陽能電池在陽光下產(chǎn)生直流電，但直流供電的系統(tǒng)有很大的局限性。例如熒光燈、電視機(jī)、冰箱、電風(fēng)扇等不能直接用直流電源供電，和大多數(shù)電機(jī)一樣。另外，當(dāng)供電系統(tǒng)需要升壓或降壓時(shí)，交流系統(tǒng)只需要增加一個(gè)變壓器，而直流系統(tǒng)的升壓和降壓技術(shù)要復(fù)雜得多。因此，除了直接使用直流電的通信、氣象等特殊用戶外，還需要在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中安裝太陽能逆變器以供生產(chǎn)和使用。