太阳能光伏发电的能量转换器是太阳能电池，又称光伏电池。太阳能电池发电的原理是光生伏打效应。当太阳光照射到太阳能电池上时，电池吸收光能，产生电子-空穴对。在电池内建电场作用下，电子和空穴被分离，电池两端出现异号电荷的累积，屋顶光伏支架，即产生“光生电压”，天门屋顶光伏，这就是“光生伏打效应”。若在内建电场的两侧引出电极并接上负载，负载就有“光生电流”流过，从而获得功率输出。这样，太阳能就变成了可以付诸实用的电能。 可以把上述工作原理概括成如下3个主要过程:(1) 太阳能电池吸收一定能量的光子后，半导体内产生电子-空穴对，称为“光生载流子”，两者的电性相反，电子带负电，空穴带正电;(2)电性相反的载流子被半导体P-N结所产生的静电场分离开;(2)电子和空穴分别被太阳能电池的正、负极所收集，并在外电路中产生电流，从而获得电能。 通过太阳能电池将太阳辐射能转换为电能的发电系统称为太阳能电池发电系统(又称太阳能光伏发电系统)。地面太阳能光伏发电系统的运行方式，主要可分为离网运行和联网运行两大类。未与公共电网连接的太阳能光伏发电系统称为离网太阳能光伏发电系统，又称独立光伏发电系统，屋顶光伏项目，主要应用于远离公共电网的无电区和一些特殊处所。与公共电网相连接的太阳能光伏发电系统称为联网太阳能光伏发电系统，它是太阳能光伏发电进入大规模商业化发电阶段、成为电力工业组成部分之一的重要方向，是当今世界太阳能光伏发电技术发展的主流趋势。
太阳能光伏发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。各部分的作用为：
（一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的部分，也是太阳能发电系统中价值高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。
（二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项；
（三）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。
（四）逆变器：太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。
有人会提出，随着时间的推移，依赖不持续、低产出、低能量密度的可再生能源为农村提供电力，是否会限制农村和农民的发展这种担心不能说没有道理，但是，这种说法忽视了某个关键点。光伏技术发展的进程是有目共睹的，它代表了一条出路，一种途径。在已经引入过可再生能源的农村或者牧区，屋顶光伏工程，光伏已经激发了农牧民接受现代技术、拥抱现代生活的意愿，这是农村进一步发展的动力和基础，而不是农村发展的终目标。给农村地区和农民更多的能源选择，满足他们的需求，对于农村的自主发展是十分重要的。
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