光伏發(fā)電的主要原理是半導體的光電效應。光子照射到金屬上時(shí)，它的能量可以被金屬中某個(gè)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(kāi)金屬表面逃逸出來(lái)，成為光電子。硅原子有4個(gè)外層電子，如果在純硅中摻入有5個(gè)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(gè)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(shí)，接觸面就會(huì )形成電勢差，成為太陽(yáng)能電池。當太陽(yáng)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(xué)中一個(gè)重要而神奇的現象。在某特定頻率的電磁波（該頻率稱(chēng)為極限頻率threshold frequency）照射下，某些物質(zhì)內部的電子吸收能量后逸出而形成電流，即光生電。

多晶硅經(jīng)過(guò)鑄錠、破錠、切片等程序后，制作成待加工的硅片。在硅片上摻雜和擴散微量的硼、磷等，就形成P－N結。然后采用絲網(wǎng)印刷，將精配好的銀漿印在硅片上做成柵線(xiàn)，經(jīng)過(guò)燒結，同時(shí)制成背電極，并在有柵線(xiàn)的面涂一層防反射涂層，電池片就至此制成。電池片排列組合成電池組件，就組成了大的電路板。一般在組件四周包鋁框，正面覆蓋玻璃，反面安裝電極。有了電池組件和其他輔助設備，就可以組成發(fā)電系統。為了將直流電轉化交流電，需要安裝電流轉換器。發(fā)電后可用蓄電池存儲，也可輸入公共電網(wǎng)。發(fā)電系統成本中，電池組件約占50%，電流轉換器、安裝費、其他輔助部件以及其他費用占另外 50%。

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。 因此，提升轉化率、降低每瓦成本仍將是光伏未來(lái)發(fā)展的兩大主題。無(wú)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(lèi)將在核聚變發(fā)電研究成功之前得到為廣泛、清潔、廉價(jià)的幾乎無(wú)限的可靠新能源。

帶有蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統具有可調度性，可以根據需要并入或退出電網(wǎng)，還具有備用電源的功能，當電網(wǎng)因故停電時(shí)可緊急供電。帶有蓄電池的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統常常安裝在居民建筑；不帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統不具備可調度性和備用電源的功能，一般安裝在較大型的系統上。

分布式光伏發(fā)電系統的基本設備包括光伏電池組件、光伏方陣支架、直流匯流箱、直流配電柜、并網(wǎng)逆變器、交流配電柜等設備，另外還有供電系統監控裝置和環(huán)境監測裝置。其運行模式是在有太陽(yáng)輻射的條件下，光伏發(fā)電系統的太陽(yáng)能電池組件陣列將太陽(yáng)能轉換輸出的電能，經(jīng)過(guò)直流匯流箱集中送入直流配電柜，由并網(wǎng)逆變器逆變成交流電供給建筑自身負載，多余或不足的電力通過(guò)聯(lián)接電網(wǎng)來(lái)調節。