太陽能發電是利用電池組件將太陽能直接轉變為電能的裝置。太陽能電池組件（Solar cells）是利用半導體材料的電子學特性實現P-V轉換的固體裝置，在廣大的無電力網地區，該裝置可以方便地實現為用戶照明及生活供電，一些發達國家還可與區域電網并網實現互補。而國內主要研究生產適用于無電地區家庭照明用的小型太陽能發電系統。
發電原理
太陽能電池與蓄電池組成系統的電源單元，因此蓄電池性能直接影響著系統工作特性。
（1）電池單元：由于技術和材料原因，單一電池的發電量是十分有限的，實用中的太陽能電池是單一電池經串、并聯組成的電池系統，稱為電池組件（陣列）。單一電池是一只硅晶體二極管，根據半導體材料的電子學特性，當太陽光照射到由P型和N型兩種不同導電類型的同質半導體材料構成的P-N結上時，在一定的條件下，太陽能輻射被半導體材料吸收，在導帶和價帶中產生非平衡載流子即電子和空穴。同于P-N結勢壘區存在著較強的內建靜電場，因而能在光照下形成電流密度J，短路電流Isc，開路電壓Uoc。 若在內建電場的兩側面引出電極并接上負載，理論上講由P-N結、連接電路和負載形成的回路，于是就有“光生電流”流過，太陽能電池組件就實現了對負載的功率P輸出。
（2）電能儲存單元：太陽能電池產生的直流電輸入蓄電池儲存，蓄電池的特性影響著系統的工作效率和特性。蓄電池技術是十分成熟的，但其容量要受到末端需電量，日照時間（發電時間）的影響。因此蓄電池瓦時容量和安時容量由預定的連續無日照時間決定。
設置原理
太陽能光伏發電系統的設計需要考慮的因素：
1、 需要考慮太陽能光伏發電系統使用的地方以及該地日光輻射情況；
2、 需要考慮太陽能光伏發電系統需要承載的負載功率；
3、 系統所輸出電壓，以及考慮應該使用直流電還是交流電；
4、 系統每天需要工作的小時數；
5、 如遇到沒有日光照射的陰雨天氣，系統需連續供電多少天；
6、 考慮負載的情況，是純電阻性、電容性還是電感性，啟動電流的大小。
系統組成
光伏系統是由太陽能電池方陣，蓄電池組，充放電控制器，逆變器，交流配電柜、自動太陽能跟蹤系統、自動太陽能組件除塵系統等設備組成。其各部分設備的作用是：
太陽能電池
在有光照（無論是太陽光，還是其它發光體產生的光照）情況下，電池吸收光能，電池兩端出現異號電荷的積累，即產生“光生電壓”，這就是“光生伏特效應”。在光生伏打效應的作用下，太陽能電池的兩端產生電動勢，將光能轉換成電能，是能量轉換的器件。太陽能電池一般為硅電池，分為單晶硅太陽能電池，多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池三種。
原材料特點：
電池片：采用（16.5%以上）的單晶硅太陽能片封裝，太陽能電池板發電功率充足。
玻璃： 采用低鐵鋼化絨面玻璃(又稱為白玻璃)， 厚度3.2mm,在太陽電池光譜響應的波長范圍內(320-1100nm)透光率達91%以上，對于大于1200 nm的紅外光有較高的反射率。此玻璃同時能耐太陽紫外光線的輻射，透光率不下降。
EVA：采用加有抗紫外劑、抗氧化劑和固化劑的厚度為0.78mm的EVA膜層作為太陽電池的密封劑和與玻璃、TPT之間的連接劑。具有較高的透光率和抗老化能力。
TPT：太陽電池的背面覆蓋物—氟塑料膜為白色，對陽光起反射作用，因此對組件的效率略有提高，并因其具有較高的紅外發射率，還可降低組件的工作溫度，也有利于提高組件的效率。當然，此氟塑料膜首先具有太陽電池封裝材料所要求的耐老化、不透氣等基本要求。
邊框：所采用的鋁合金邊框具有高強度，抗機械沖擊能力強。也是家用太陽能發電中價值的部分。
蓄電池組
其作用是貯存太陽能電池方陣受光照時發出的電能并可隨時向負載供電。太陽能電池發電對所用蓄電池組的基本要求是：a.自放電率低；b.使用壽命長；c.深放電能力強；d.充電狀態；e.少維護或免維護；f.工作溫度范圍寬；g.價格低廉。目前我國與太陽能發電系統配套使用的蓄電池主要是鉛酸蓄電池和鎘鎳蓄電池。配套200Ah以上的鉛酸蓄電池，一般屬于固定式或工業密封式免維護鉛酸蓄電池，每只蓄電池的額定電壓為2VDC；配套200Ah以下的鉛酸蓄電池，一般屬于小型密封免維護鉛酸蓄電池，每只蓄電池的額定電壓為12VDC。
充放電控制器
是能自動防止蓄電池過充電和過放電的設備。由于蓄電池的循環充放電次數及放電深度是決定蓄電池使用壽命的重要因素，因此能控制蓄電池組過充電或過放電的充放電控制器的設備。
逆變器
是將直流電轉換成交流電的設備。由于太陽能電池和蓄電池是直流電源，而負載是交流負載時，逆變器是運行的。逆變器按運行方式，可分為獨立運行逆變器和并網逆變器。獨立運行逆變器用于獨立運行的太陽能電池發電系統，為獨立負載供電。并網逆變器用于并網運行的太陽能電池發電系統。逆變器按輸出波型可分為方波逆變器和正弦波逆變器。方波逆變器電路簡單，造價低，但諧波分量大，一般用于幾百瓦以下和對諧波要求不高的系統。正弦波逆變器轉換效率高，但可以適用于各種負載。
逆變器保護功能：a、 過載保護；b、短路保護；c、接反保護；d、欠壓保護；e、過壓保護；f、過熱保護。
交流配電柜
其在電站系統的主要作用是對備用逆變器的切換功能，***系統的正常供電，同時還有對線路電能的計量。
系統分類
太陽能光伏發電系統分為獨立光伏發電系統與并網光伏發電系統：
1、獨立光伏發電系統也叫離網光伏發電系統。主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成，若要為交流負載供電，還需要配置交流逆變器。
2、并網光伏發電系統就是太陽能組件產生的直流電經過并網逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電這后直接接入公共電網。并網光伏發電系統有集中式大型并網光伏電站一般都是電站，主要特點是將所發電能直接輸送到電網，由電網統一調配向用戶供電。但這種電站投資大、建設周期長、占地面積大，發展難度較大。而分散式小型并網光伏系統，特別是光伏建筑一體化發電系統，由于投資小、建設快、占地面積小、政策支持力度大等優點，是并網光伏發電的主流。
系統優劣
優點
1、太陽能取之不盡，用之不竭，地球表面接受的太陽輻射能，能夠滿足電力能源需求的1萬倍。只要在4%沙漠上安裝太陽能光伏系統，所發電力就可以滿足人類用電的需要。太陽能發電系統，不會遭受能源危機或燃料市場不穩定的沖擊；
2、太陽能隨處可處，可就近供電，不必長距離輸送，避免了長距離輸電線路的損失；
3、太陽能不用燃料，運行成本很低；
4、太陽能發電沒有運動部件，不易用損壞，維護簡單，特別適合于無人值守情況下使用；
5、太陽能發電不會產生任何廢棄物，沒有污染、噪聲等公害，對環境無不良影響，是理想的清潔能源；
6、太陽能發電系統建設周期短，方便靈活，而且可以根據負荷的增減，任意添加或減少太陽能方陣容量，避免浪費。
缺點
1、地面應用時有間歇性和隨機性，發電量與氣候條件有關，在晚上或陰雨天就不能或很少發電；
2、能量密度較低，標準條件下，地面上接收到的太陽輻射強度為1000W/M^2。大規格使用時，需要占用較大面積；
3、價格仍比較貴，為常規發電的3~15倍，初始投資高。
應用領域
一、用戶太陽能電源
（1）小型電源10-100W不等，用于邊遠無電地區如高原、海島、牧區、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機等；（2）3-5KW家庭屋頂并網發電系統；（3）光伏水泵：解決無電地區的深水井飲用、灌溉。
二、交通領域
如航標燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標志燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。
三、通訊/通信領域
太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護站、廣播/通訊/尋呼電源系統；農村載波電話光伏系統、小型通信機、士兵GPS供電等。
四、石油、海洋、氣象領域
石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統、石油鉆井平臺生活及應急電源、海洋檢測設備、氣象/水文觀測設備等。
五、家庭燈具電源
如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節能燈等。
六、光伏電站
10KW-50MW獨立光伏電站、風光（柴）互補電站、各種大型停車廠充電站等。
七、太陽能建筑
將太陽能發電與建筑材料相結合，使得未來的大型建筑實現電力自給，是未來一大發展方向。
八、其他領域包括
（1）與汽車配套：太陽能汽車/電動車、電池充電設備、汽車空調、換氣扇、冷飲箱等；（2）太陽能制氫加燃料電池的再發電系統；（3）海水淡化設備供電；（4）衛星、航天器、空間太陽能電站等。
