太陽(yáng)電池經(jīng)過(guò)串/并聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽(yáng)電池組件，再配合功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。

光伏發(fā)電的主要原理是半導(dǎo)體p-n結(jié)的光電效應(yīng)，太陽(yáng)光照射在半導(dǎo)體材料p-n結(jié)上，會(huì)產(chǎn)生大量的電子-空穴對(duì)。在半導(dǎo)體材料p-n結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)作用下，電子由p區(qū)遷移到n區(qū)；空穴由n區(qū)遷移到p區(qū)，進(jìn)而產(chǎn)生自由移動(dòng)的電子和空穴。自由移動(dòng)的光生空穴在p區(qū)邊界位置不斷聚集，使得p區(qū)邊界位置附近的空穴濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于半導(dǎo)體材料內(nèi)部空穴濃度。相對(duì)應(yīng)的光生電子在n區(qū)邊界位置不斷積累，使得n區(qū)邊界位置附近的電子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于半導(dǎo)體材料內(nèi)部的電子濃度。在半導(dǎo)體兩端連通外接電路后就形成了光生電流，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。

人類對(duì)太陽(yáng)能的利用歷史悠久，早期主要體現(xiàn)在對(duì)光熱轉(zhuǎn)換的利用上。光生伏打效應(yīng)要追溯到19世紀(jì)30年代，對(duì)光電直接轉(zhuǎn)換的認(rèn)識(shí)與利用主要發(fā)生在近兩個(gè)世紀(jì)。 1839年，法國(guó)物理學(xué)家A.-E.貝可勒爾通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了光生伏打效應(yīng)，從此人們開(kāi)始了對(duì)光生伏打效應(yīng)的研究。1877年，英國(guó)科學(xué)家在固體硒管中觀察到了光生伏打效應(yīng)，并制作了第一片硒太陽(yáng)電池。19世紀(jì)后葉，維也納大學(xué)報(bào)道了第一個(gè)染料敏化的光電效應(yīng)。1905年，德國(guó)物理學(xué)家A.愛(ài)因斯坦成功提出了光電效應(yīng)理論，從而奠定了光伏效應(yīng)的理論基礎(chǔ)。1930年，W.肖特基首次提出了Cu2O勢(shì)壘的光伏效應(yīng)理論。1954年，第一個(gè)具有實(shí)用價(jià)值的單晶硅p-n結(jié)太陽(yáng)電池研制成功，幾個(gè)月后電池效率提高到6%。很快，商業(yè)硅電池便被用于航天領(lǐng)域。1959年，美國(guó)霍夫曼公司推出效率為10%的商業(yè)化硅電池。1963年，日本夏普公司最先生產(chǎn)出商業(yè)化的硅電池組件。1982年，美國(guó)加利福尼亞安裝了第一個(gè)1兆瓦實(shí)用光伏電站。1986年，第一個(gè)商業(yè)化薄膜a-Si功率型組件誕生。1997年，各國(guó)關(guān)于未來(lái)太陽(yáng)電池發(fā)展的計(jì)劃紛紛出臺(tái)：美國(guó)啟動(dòng)了“克林頓總統(tǒng)百萬(wàn)屋頂計(jì)劃”；日本啟動(dòng)“新新陽(yáng)光計(jì)劃”；荷蘭政府提出“荷蘭百萬(wàn)屋頂計(jì)劃”。2011年，全球光伏新增裝機(jī)容量約為27.5吉瓦，較上年的18.1吉瓦相比，漲幅高達(dá)52%，全球累計(jì)安裝量超過(guò)67吉瓦。全球近28吉瓦的總裝機(jī)量中，有將近20吉瓦的系統(tǒng)安裝于歐洲，但增速相對(duì)放緩，其中意大利和德國(guó)市場(chǎng)占全球裝機(jī)增長(zhǎng)量的55%，以中、日、印為代表的亞太地區(qū)光伏產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)需求同比增長(zhǎng)129%，其裝機(jī)量分別為2.2吉瓦、1.1吉瓦和350兆瓦。2017年1～11月，中國(guó)光伏發(fā)電量達(dá)1069億千瓦·時(shí)，同比增長(zhǎng)72%，光伏年發(fā)電量首超1000億千瓦·時(shí)，從2025年開(kāi)始中國(guó)光伏發(fā)電將逐步成為主力能源。

光伏發(fā)電成本包括裝機(jī)成本、運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用、日照條件以及投資折舊成本等，光伏發(fā)電最常規(guī)的方法是采用多晶硅電池發(fā)電。其中多晶硅電池的主要原料是多晶硅，占電池成本的85%左右。中國(guó)大型光伏電站的投資成本在8～9元/瓦左右，運(yùn)營(yíng)成本大約為24元/千瓦，當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)投資成本降至8元/瓦以下，每度電的成本可降至0.6～0.9元。隨著火力發(fā)電會(huì)帶來(lái)極高的環(huán)境治理成本，由此給高耗能企業(yè)帶來(lái)的成本增加顯而易見(jiàn)，傳統(tǒng)的煤炭發(fā)電成本將會(huì)高于光伏發(fā)電。