太陽光照在半導體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對，在p-n結(jié)內(nèi)建電場的作用下，光生空穴流向p區(qū)，光生電子流向n區(qū)，接通電路后就產(chǎn)生電流。這就是光電效應太陽能電池的工作原理。
太陽能發(fā)電有兩種方式，一種是光—熱—電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光—電直接轉(zhuǎn)換方式。
光—熱—電轉(zhuǎn)換
光—熱—電轉(zhuǎn)換方式通過利用太陽輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，再驅(qū)動汽輪機發(fā)電。前一個過程是光—熱轉(zhuǎn)換過程；后一個過程是熱—電轉(zhuǎn)換過程，與普通的火力發(fā)電一樣。太陽能熱發(fā)電的缺點是效率很低而成本很高，估計它的投資至少要比普通火電站貴5～10倍。一座1000MW的太陽能熱電站需要投資20～25億美元，平均1kW的投資為2000～2500美元。因此，只能小規(guī)模地應用于特殊的場合，而大規(guī)模利用在經(jīng)濟上很不合算，還不能與普通的火電站或核電站相競爭。
光—電直接轉(zhuǎn)換
太陽能電池發(fā)電是根據(jù)特定材料的光電性質(zhì)制成的。黑體(如太陽)輻射出不同波長(對應于不同頻率)的電磁波， 如紅外線、紫外線、可見光等等。當這些射線照射在不同導體或半導體上，光子與導體或半導體中的自由電子作用產(chǎn)生電流。射線的波長越短，頻率越高，所具有的能量就越高，例如紫外線所具有的能量要遠遠高于紅外線。但是并非所有波長的射線的能量都能轉(zhuǎn)化為電能，值得注意的是光電效應于射線的強度大小無關，只有頻率達到或超越可產(chǎn)生光電效應的閾值時，電流才能產(chǎn)生。能夠使半導體產(chǎn)生光電效應的光的波長同該半導體的禁帶寬度相關，譬如晶體硅的禁帶寬度在室溫下約為1.155eV，因此必須波長小于1100nm的光線才可以使晶體硅產(chǎn)生光電效應。 太陽電池發(fā)電是一種可再生的環(huán)保發(fā)電方式，發(fā)電過程中不會產(chǎn)生二氧化碳等溫室氣體，不會對環(huán)境造成污染。按照制作材料分為硅基半導體電池、CdTe薄膜電池、CIGS薄膜電池、染料敏化薄膜電池、有機材料電池等。其中硅電池又分為單晶電池、多晶電池和無定形硅薄膜電池等。對于太陽電池來說最重要的參數(shù)是轉(zhuǎn)換效率，在實驗室所研發(fā)的硅基太陽能電池中，單晶硅電池效率為25.0%，多晶硅電池效率為20.4%，CIGS薄膜電池效率達19.6%，CdTe薄膜電池效率達16.7%，非晶硅（無定形硅）薄膜電池的效率為10.1%
太陽電池是一種可以將能量轉(zhuǎn)換的光電元件，其基本構(gòu)造是運用P型與N型半導體接合而成的。半導體最基本的材料是“硅”，它是不導電的，但如果在半導體中摻入不同的雜質(zhì)，就可以做成P型與N型半導體，再利用P型半導體有個空穴(P型半導體少了一個帶負電荷的電子，可視為多了一個正電荷)，與N型半導體多了一個自由電子的電位差來產(chǎn)生電流，所以當太陽光照射時，光能將硅原子中的電子激發(fā)出來，而產(chǎn)生電子和空穴的對流，這些電子和空穴均會受到內(nèi)建電位的影響，分別被N型及P型半導體吸引，而聚集在兩端。此時外部如果用電極連接起來，形成一個回路，這就是太陽電池發(fā)電的原理。
簡單的說，太陽光電的發(fā)電原理，是利用太陽電池吸收0.4μm～1.1μm波長(針對硅晶)的太陽光，將光能直接轉(zhuǎn)變成電能輸出的一種發(fā)電方式。
由于太陽電池產(chǎn)生的電是直流電，因此若需提供電力給家電用品或各式電器則需加裝直/交流轉(zhuǎn)換器，換成交流電，才能供電至家庭用電或工業(yè)用電。
太陽能電池的充電發(fā)展太陽能電池應用在消費性商品上，大多有充電的問題，過去一般的充電對象采用鎳氫或鎳鎘干電池，但是鎳氫干電池無法抗高溫，鎳鎘干電池有環(huán)保污染的問題。超級電容發(fā)展快速，容量超大，面積反縮小，加上價格低廉，因此有部份太陽能產(chǎn)品開始改采超級電容為充電對象，因而改善了太陽能充電的許多問題：
1.充電較快速，
2.壽命長5倍以上，
3.充電溫度范圍較廣，
4.減少太陽能電池用量(可低壓充電)
太陽能電池組件構(gòu)成及各部分功能——
1）鋼化玻璃其作用為保護發(fā)電主體（如電池片），透光其選用是有要求的： 1.透光率必須高（一般91%以上）；2.超白鋼化處理。
2） EVA 用來粘結(jié)固定鋼化玻璃和發(fā)電主體（如電池片），透明EVA材質(zhì)的優(yōu)劣直接影響到組件的壽命，暴露在空氣中的EVA易老化發(fā)黃，從而影響組件的透光率，從而影響組件的發(fā)電質(zhì)量除了EVA本身的質(zhì)量外，組件廠家的層壓工藝影響也是非常大的，如EVA膠連度不達標，EVA與鋼化玻璃、背板粘接強度不夠，都會引起EVA提早老化，影響組件壽命。主要粘結(jié)封裝發(fā)電主體和背板。
3）電池片主要作用就是發(fā)電，發(fā)電主體市場上主流的是晶體硅太陽電池片、薄膜太陽能電池片，兩者各有優(yōu)劣。晶體硅太陽能電池片,設備成本相對較低，光電轉(zhuǎn)換效率也高，在室外陽光下發(fā)電比較適宜，但消耗及電池片成本很高；薄膜太陽能電池，消耗和電池成本很低，弱光效應非常好，在普通燈光下也能發(fā)電，但相對設備成本較高，光電轉(zhuǎn)化效率相對晶體硅電池片一半多點，如計算器上的太陽能電池。
4）背板作用，密封、絕緣、防水（一般都用TPT、TPE等材質(zhì)必須耐老化，大部分組件廠家都是質(zhì)保25年，鋼化玻璃，鋁合金一般都沒問題，關鍵就在與背板和硅膠是否能達到要求。）
5）鋁合金保護層壓件，起一定的密封、支撐作用。
6）接線盒保護整個發(fā)電系統(tǒng)，起到電流中轉(zhuǎn)站的作用，如果組件短路接線盒自動斷開短路電池串，防止燒壞整個系統(tǒng)接，線盒中最關鍵的是二極管的選用，根據(jù)組件內(nèi)電池片的類型不同，對應的二極管也不相同。
7）硅膠密封作用，用來密封組件與鋁合金邊框、組件與接線盒交界處。有些公司使用雙面膠條、泡棉來替代硅膠，國內(nèi)普遍使用硅膠，工藝簡單，方便，易操作，而且成本很低。
太陽能電池的基本特性有太陽能電池的極性、太陽電池的性能參數(shù)、太陽能電環(huán)保電池的伏安特性三個基本特性。具體解釋如下
1、太陽能電池的極性
硅太陽能電池的一般制成P+/N型結(jié)構(gòu)或N+/P型結(jié)構(gòu)，P+和N+，表示太陽能電池正面光照層半導體材料的導電類型;N和P，表示太陽能電池背面襯底半導體材料的導電類型。太陽能電池的電性能與制造電池所用半導體材料的特性有關。
2、太陽電池的性能參數(shù)
太陽電池的性能參數(shù)由開路電壓、短路電流、輸出功率、填充因子、轉(zhuǎn)換效率等組成。這些參數(shù)是衡量太陽能電池性能好壞的標志。
3 太陽能電池的伏安特性
P-N結(jié)太陽能電池包含一個形成于表面的淺P-N結(jié)、一個條狀及指狀的正面歐姆接觸、一個涵蓋整個背部表面的背面歐姆接觸以及一層在正面的抗反射層。當電池暴露于太陽光譜時，能量小于禁帶寬度Eg的光子對電池輸出并無貢獻。能量大于禁帶寬度Eg的光子才會對電池輸出貢獻能量Eg，小于Eg的能量則會以熱的形式消耗掉。因此，在太陽能電池的設計和制造過程中，必須考慮這部分熱量對電池穩(wěn)定性、壽命等的影響。
性能參數(shù)
1、開路電壓
開路電壓UOC：即將太陽能電池置于AM1.5光譜條件、100 mW/cm2的光源強度照射下，在兩端開路時，太陽能電池的輸出電壓值。
2、短路電流
短路電流ISC：就是將太陽能電池置于AM1.5光譜條件、100 mW/cm2的光源強度照射下，在輸出端短路時，流過太陽能電池兩端的電流值。
3、輸出功率
太陽能電池的工作電壓和電流是隨負載電阻而變化的，將不同阻值所對應的工作電壓和電流值做成曲線就得到太陽能電池的伏安特性曲線。如果選擇的負載電阻值能使輸出電壓和電流的乘積，即可獲得輸出功率，用符號Pm表示。此時的工作電壓和工作電流稱為工作電壓和工作電流，分別用符號Um和Im表示。
4、填充因子
太陽能電池的另一個重要參數(shù)是填充因子FF（fill factor），它是輸出功率與開路電壓和短路電流乘積之比。
FF： 是衡量太陽能電池輸出特性的重要指標， 是代表太陽能電池在帶負載時， 能輸出的功率的特性，其值越大表示太陽能電池的輸出功率越大。FF 的值始終小于1。串、并聯(lián)電阻對填充因子有較大影響。串聯(lián)電阻越大，短路電流下降越多，填充因子也隨之減少的越多；并聯(lián)電阻越小，其分電流就越大，導致開路電壓就下降的越多，填充因子隨之也下降的越多。
5、轉(zhuǎn)換效率
太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率指在外部回路上連接負載電阻時的能量轉(zhuǎn)換效率，等于太陽能電池的輸出功率與入射到太陽能電池表面的能量之比。太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率是衡量電池質(zhì)量和技術水平的重要參數(shù)，它與電池的結(jié)構(gòu)、結(jié)特性、材料性質(zhì)、工作溫度、放射性粒子輻射損傷和環(huán)境變化等有關 [1] 。
