太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件（Solar cells）是利用半导体材料的电子学特性实现P-V转换的固体装置，在广大的无电力网地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电，一些发达国家还可与区域电网并网实现互补。目 前从民用的角度，在国外技术研究趋于成熟且初具产业化的是"光伏--建筑（照明）一体化"技术，而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统。
太阳能发电系统主要包括：太阳能电池组件（阵列）、控制器、蓄电池、逆变器、用户即照明负载等组成。其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。
太阳能电池与蓄电池组成系统的电源单元，因此蓄电池性能直接影响着系统工作特性。
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聚焦式太阳能热发电系统的传热工质主要是水、水蒸汽和熔盐等，这些传热工质在接收信息内可以加热到摄氏450度然后用于发电。此外，该发电方式的储热系统可以将热能暂时储存数小时，以备用电高峰时之需。
抛物槽式聚焦系统是利用抛物柱面槽式发射镜将阳光聚集到管形的接收信息上，并将管内传热工质加热，在热换气器内产生蒸汽，推动常规汽轮机发电。塔式太阳能热发电系统是利用一组**追进太阳的定日镜，将阳光聚集到一个固定塔顶部的接收信息上以产生高温。
除了上述几种传统的太阳能热发电方式以外，太阳能yan囱发电、太阳池发电等新领域的研究也有进展。
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薄膜太阳能电池是用硅、硫化镉、砷化镓等薄膜为基体材料的太阳能电池。薄膜太阳能电池可以使用质轻、价低的基底材料（如玻璃、塑料、陶瓷等）来制造，形成可产生电压的薄膜厚度不到1微米，便于运输和安装。然而，沉淀在异质基底上的薄膜会产生一些缺点，因此现有的碲化镉和铜铟镓硒太阳能电池的规模化量产转换效率只有12%到14%，而其理论上限可达29%。如果在生产过程中能够减少碲化镉的缺点，将会增加电池的寿命，并提高其转化效率。这就需要研究缺点产生的原因，以及减少缺点和控制质量的途径。太阳能电池界面也很关键，需要大量的研发投入。
从各国的节能减排目标和**的《可再生能源特别报告》中看出，到2050年实现高比例的可再生能源替代是一个世界性的趋势，这将会促进中国太阳能光伏发电产业的发展。2012年10月26日，国家电网公司发布《关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见》，大幅度降低光伏发电入网门槛；国家能源局明确指出，到2020年装机目标是1亿KW，今后几年都是超过10个GW的国内装机容量。到2030年整个能源需求达到50亿吨标准煤，2050年达到52亿吨，可再生能源在2050年的整个能源需求里占到40%，在电力需求里可再生能源达到60%的比例，光伏发电可能装机要达到10亿KW。国家政策的大力支持，将会推动中国太阳能光伏发电产业的快速健康发展。
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太阳能发电效率:在太阳能发电系统中，系统的总效率ηese由电池组件的PV转换率、控制器效率、蓄电池效率、逆变器效率及负载的效率等组成。但相对于太阳能电池技术来讲，要比控制器、逆变器及照明负载等其它单元的技术及生产水平要成熟得多，而且系统的转换率只有17%左右。因此提高电池组件的转换率，降低单位功率造价是太阳能发电产业化的重点和难点。太阳能电池问世以来，晶体硅作为主角材料保持着统治地位。对硅电池转换率的研究，主要围绕着加大吸能面，如双面电池，减小反射；运用吸杂技术减小半导体材料的复合；电池超薄型化；改进理论，建立新模型；聚光电池等。
太阳能的使用主要分为几个方面：家庭用小型太阳能电站、大型并网电站、建筑一体化光伏玻璃幕墙、太阳能路灯、风光互补路灯、风光互补供电系统等，风光互补系统。
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电能较易传输,热能往往有较大传输损失. 解决农村、小城镇用电,比较好组成大小等级不同的"智能型"电网. 由微电网、小电网、中电网,进而发展为大型、超大型的智能型电网. 供热就需要尽量缩短管道供热距离.
解决生活用电的比较好方案是"屋顶光伏发电+锂离子储能电池"组成的"微电网". 我国约有100亿平方米的屋顶, 广大农村约有全部屋顶面积的70%—80%. 正在发展中的第三代光伏发电技术已做到每平方米能发出50W 的电力,其等价于不**太阳的平板电池的"等效"峰值功率的组件售价,已下降到15—16元/W.80亿平方米的屋顶面积,可安装约4亿千瓦的电力. 以年平均发电1500小时计,4亿千瓦将发出6000 亿度电能. 以10 亿农村人口计,可实现人均供应600度电. 这将完全满足农村各住户照明、电器、空调……用电,节余的电可输往"小电网"。
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