光生伏打效應在液體和固體物質中都會發生，但是只有固體（尤其是半導體PN結器件）在太陽光照射下的光電轉換效率較高。利用光生伏打效應原理制成晶體硅太陽能電池，可將太陽的光能直接轉換成為電能。太陽能光伏發電的能量轉換器是太陽能電池，又稱光伏電池，是太陽能光伏發電系統的基(ji)礎(chu)和核心器(qi)件。太陽(yang)能轉(zhuan)換成為(wei)電能的過程主要包括3個(ge)步(bu)驟：

(1)太陽能電(dian)(dian)池(chi)吸收一定(ding)能量的(de)光子后(hou)，半導體(ti)內產生電(dian)(dian)子一空(kong)(kong)穴對，稱(cheng)為“光生載流子”，兩者的(de)電(dian)(dian)極性相反(fan)，電(dian)(dian)子帶負電(dian)(dian)，空(kong)(kong)穴帶正(zheng)電(dian)(dian)。

(2)電極性相反的(de)(de)光(guang)生(sheng)載(zai)流子被半導體PN結所產生(sheng)的(de)(de)靜(jing)電場分離(li)開(kai)。

(3)光生載流(liu)電(dian)子和空穴分別被(bei)太(tai)陽(yang)能電(dian)池的正、負極收集，并(bing)在外電(dian)路中產生電(dian)流(liu)，從而(er)獲得電(dian)能。

太陽能光伏發(fa)電(dian)原理如(ru)下圖(tu)所示。當光(guang)線照射太陽能(neng)(neng)(neng)電(dian)池表面時(shi)，一部(bu)分光(guang)子(zi)被(bei)硅材(cai)料吸收(shou)，光(guang)子(zi)的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量傳遞給(gei)硅原子(zi)，使電(dian)子(zi)發(fa)生躍(yue)遷，成(cheng)為(wei)自由電(dian)子(zi)，在PN結(jie)兩側(ce)集聚形成(cheng)電(dian)位差。當外部(bu)電(dian)路接(jie)通時(shi)，在該(gai)電(dian)壓的(de)(de)作用下，將會(hui)有(you)電(dian)流流過外部(bu)電(dian)路產生一定的(de)(de)輸出(chu)功率。這個過程的(de)(de)實質是光(guang)子(zi)能(neng)(neng)(neng)量轉換成(cheng)電(dian)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)過程。

在太陽能發電系統中，系統的總效率η由太陽能電池組件的光電轉換效率、控制器效率、蓄電池效率、逆變器效率及負載的效率等決定。目前，太陽能電池的光電轉換效率只有17%左右。因此，提高太陽能電池組件的光電轉換效率、降低太陽能光伏發電系(xi)統的(de)單位(wei)功率造(zao)價，是太(tai)陽(yang)(yang)能光伏發電(dian)(dian)產業化(hua)的(de)重點和難(nan)點。自太(tai)陽(yang)(yang)能電(dian)(dian)池問(wen)世以(yi)來，晶體硅作為主要材(cai)料保持(chi)著統治地位(wei)。目前對硅太(tai)陽(yang)(yang)能電(dian)(dian)池轉換效率的(de)研究，主要圍繞著加大吸(xi)能面（如采用(yong)雙面電(dian)(dian)池減(jian)小反射）、運用(yong)吸(xi)雜(za)技術和鈍化(hua)工藝提高硅太(tai)陽(yang)(yang)能電(dian)(dian)池的(de)轉換效率、電(dian)(dian)池超薄型(xing)化(hua)等方面。

目前，太陽能光伏發(fa)電系(xi)統主要應用于以下3個大的方面。

(1)為(wei)無(wu)電(dian)(dian)場合提(ti)供(gong)電(dian)(dian)源(yuan)，主要為(wei)廣大無(wu)電(dian)(dian)地區居民生活(huo)生產(chan)提(ti)供(gong)電(dian)(dian)力，為(wei)微波(bo)中繼站和移動電(dian)(dian)話基站提(ti)供(gong)電(dian)(dian)源(yuan)等。

(2)太陽能(neng)(neng)日用(yong)電(dian)子產品，如各類太陽能(neng)(neng)充電(dian)器、太陽能(neng)(neng)路燈和太陽能(neng)(neng)草坪燈等。

(3)并(bing)(bing)網發(fa)電(dian)(dian)，即接入國(guo)家(jia)電(dian)(dian)網。我國(guo)光伏并(bing)(bing)網發(fa)電(dian)(dian)已經很成熟了，從2013年開始，國(guo)家(jia)出臺了一系列的光伏發(fa)電(dian)(dian)促進政策(ce)，鼓勵(li)有條(tiao)件的地區工商(shang)業和戶用、公共建筑等建設光伏發(fa)電(dian)(dian)設施。