光伏發電的主要原理是半導體的光電效應。光子照射到金屬上時，它的能量可以被金屬中某個電子全部吸收，電子吸收的能量足夠大，能克服金屬原子內部的庫侖力做功，離開金屬表面逃逸出來，成為光電子。硅原子有4個外層電子，如果在純硅中摻入有5個外層電子的原子如磷原子，就成為N型半導體；若在純硅中摻入有3個外層電子的原子如硼原子，形成P型半導體。當P型和N型結合在一起時，接觸面就會形成電勢差，成為太陽能電池。當太陽光照射到P－N結后，電流便從P型一邊流向N型一邊，形成電流。
光電效應是物理學中一個重要而神奇的現象。在某特定頻率的電磁波（該頻率稱為極限頻率threshold frequency）照射下，某些物質內部的電子吸收能量后逸出而形成電流，即光生電。
太陽能電池板的生產卻具有高污染、高能耗的特點，在現有的條件下，生產國內自己使用的電池板還說的過去，不過大量出口等于污染中國，造福世界了，據統計，生產一塊1m×1.5m的太陽能板燃燒超過40公斤煤，但即使中國沒有效率的火力發電廠也能夠用這些煤生產130千瓦時的電（一般一塊1mx1.6m的太陽能板一年發電量在250千瓦時以上）——這足夠讓2.2瓦的發光二極管（LED）燈泡按照每天工作12小時計算發光30年。
提升轉化率、降低每瓦成本仍將是光伏未來發展的兩大主題。無論是哪種方式，大規模應用如果能夠將轉化率提升到30%，成本在每千瓦五千元以下（和水電相平），那么人類將在核聚變發電研究成功之前得到為廣泛、清潔、廉價的幾乎無限的可靠新能源。
晶硅光伏組件安裝后，暴曬50—100天，效率衰減約2—3%，此后衰減幅度大幅減緩并穩定有每年衰減0.5—0.8%，20年衰減約20%。單晶組件衰減要約少于多晶組件。非晶光做組件的衰減約低于晶硅。
立光伏發電也叫離網光伏發電。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。立光伏電站包括邊遠地區的村莊供電系統，太陽能戶用電源系統，通信信號電源、陰極保護、太陽能路燈等各種帶有蓄電池的可以立運行的光伏發電系統。
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