從太陽能獲得電力，需通過太陽電池進行光電變換來實現(xiàn)。它同以往其他電源發(fā)電原理完全不同。要使太陽能發(fā)電真正達到實用水平，一是要提高太陽能光電變換效率并降低其成本，二是要實現(xiàn)太陽能發(fā)電同的電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。

太陽能光發(fā)電是指無需通過熱過程直接將光能轉變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電方式。 它包括光伏發(fā)電、光化學發(fā)電、光感應發(fā)電和光生物發(fā)電。 光伏發(fā)電是利用太陽能級半導體電子器件有效地吸收太陽光輻射能，并使之轉變成電能的直接發(fā)電方式，是當今太陽光發(fā)電的主流。在光化學發(fā)電中有電化學光伏電池、光電解電池和光催化電池，目前得到實際應用的是光伏電池。 [1]

通過水或其他工質和裝置將太陽輻射能轉換為電能的發(fā)電方式,稱為太陽能熱發(fā)電。先將太陽能轉化為熱能，再將熱能轉化成電能，它有兩種轉化方式：一種是將太陽熱能直接轉化成電能，如半導體或金屬材料的溫差發(fā)電，真空器件中的熱電子和熱電離子發(fā)電，堿金屬熱電轉換，以及磁流體發(fā)電等；另一種方式是將太陽熱能通過熱機（如汽輪機）帶動發(fā)電機發(fā)電，與常規(guī)熱力發(fā)電類似，只不過是其熱能不是來自燃料，而是來自太陽能。太陽能熱發(fā)電有多種類型，主要有以下五種：塔式系統(tǒng)、槽式系統(tǒng)、盤式系統(tǒng)、太陽池和太陽能塔熱氣流發(fā)電。 種是聚光型太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，后兩種是非聚光型。 一些發(fā)達國家將太陽能熱發(fā)電技術作為國家研發(fā)，制造了數(shù)十臺各種類型的太陽能熱發(fā)電示范電站，已達到并網(wǎng)發(fā)電的實際應用水平。 [1]

拋物槽式聚焦系統(tǒng)是利用拋物柱面槽式發(fā)射鏡將陽光聚集到管形的接收器上，并將管內傳熱工質加熱，在熱換氣器內產(chǎn)生蒸汽，推動常規(guī)汽輪機發(fā)電。塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是利用一組立跟蹤太陽的定日鏡，將陽光聚集到一個固定塔頂部的接收器上以產(chǎn)生高溫。

由于技術和材料原因，單一電池的發(fā)電量是十分有限的，實用中的太陽能電池是單一電池經(jīng)串、并聯(lián)組成的電池系統(tǒng)，稱為電池組件（陣列）。單一電池是一只硅晶體二極管，根據(jù)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(chǎn)生非平衡載流子即電子和空穴。同于P-N結勢壘區(qū)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，就有"光生電流"流過，太陽能電池組件就實現(xiàn)了對負載的功率P輸出。

太陽能電池是一對光有響應并能將光能轉換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應的材料有許多種，如：單晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同，現(xiàn)以晶體硅為例描述光發(fā)電過程。