太陽能光伏發電是利用太陽能電池(一種類似于產品電極管的半導體器件)的光伏效應直接將太陽輻射能量轉化為電能的發電方式，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。
當陽光照射到太陽能電池(由P和N兩種不同類型的均勻半導體材料制成)時，一些光被反射，一些被吸收，還有一些通過電磁圓盤。被吸收的光可以激發處于高能量束縛態的電子，產生電子-空穴對。在PN結內建電場的作用下，電子和空穴一起運動(如圖1-1所示)。
N區域的空穴移動到P區域，P區域的電子移動到N區域。太陽能電池的明亮表面有大量的負電荷(電子)積聚，而電池背光表面有大量的正電荷(空穴)積聚。如果電池連接到負載的兩端，電流通過負載。
單個太陽能電池是一個薄膜半導體PN結。在標準照明條件下，額定輸出電壓為0.5-0.55v。在實際應用中，為了獲得更高的輸出電壓和更大的功率容量，往往將多個太陽能電池連接在一起形成一個電池模塊，或者使用更多的電池模塊形成光伏陣列。
太陽能光伏發電設備的輸出功率是隨機的。同一塊太陽能電池在不同時間、不同地點、不同光強、不同安裝方式下的輸出功率也不同。
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