由于技术和材料原因,单一电池的发电量是十分有限的,实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的电池系统,称为电池组件(阵列)。单一电池是一只硅晶体二极管,根据半导体材料的电子学特性,当太阳光照射到由P型和N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的P-N结上时,在一定的条件下,太阳能辐射被半导体材料吸收,在导带和价带中产生非平衡载流子即电子和空穴。同于P-N结势垒区存在着较强的内建静电场,因而能在光照下形成电流密度J,短路电流Isc,开路电压Uoc。若在内建电场的两侧面引出电极并接上负载,理论上讲由P-N结、连接电路和负载形成的回路,就有"光生电流"流过,太阳能电池组件就实现了对负载的功率P输出。
任何事物都有其两面性,太阳能光伏发电虽然具有上述的诸多优点,但是也有其缺点:
1、地理分布、季节变化、昼夜交替会严重影响其发电量,当没有太阳的时候就不能发电或者发电量很小,这就会影响用电设备的正常使用;
2、能量的密度低,当大规模使用的时候,占用的面积会比较大,而且会受到太阳辐射强度的影响;
3、光伏系统的造价还比较高,系统成本40000~60000元/kW,初始投资高严重制约了其广泛应用;
4、年发电时数较低,平均1300 h;
5、预测系统发电量比较困难。
无疑,利用太阳能发电的光伏发电技术前景广阔。太阳能资源近乎无限,光伏发电也不产生任何环境污染,是满足未来社会需求的理想能源。随着光伏发电技术的深入发展,转换效率的逐步提高,系统成本的日趋合理,以及相关的分布式发电技术、智能电网等的完善,光伏发电这种绿色能源将成为未来社会的重要能源。