太陽光照在半導體p－n結上，形成新的空穴－電子對，在p－n結內建電場的作用下，光生空穴流向p區，光生電子流向n區，接通電路后就產生電流。這就是光電效應太陽能電池的工作原理。

太陽能發電有兩種方式，一種是光熱電轉換方式，另一種是光電直接轉換方式。

1、光熱電轉換

光—熱—電轉換方式通過利用太陽輻射產生的熱能發電，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉換成工質的蒸氣，再驅動汽輪機發電。前一個過程是光—熱轉換過程；后一個過程是熱—電轉換過程，與普通的火力發電一樣。太陽能熱發電的缺點是效率很低而成本很高，估計它的投資至少要比普通火電站貴5～10倍。一座1000MW的太陽能熱電站需要投資20～25億美元，平均1kW的投資為2000～2500美元。因此，只能小規模地應用于特殊的場合，而大規模利用在經濟上很不合算，還不能與普通的火電站或核電站相競爭。

2、光電直接轉換

太陽能電池發電是根據特定材料的光電性質制成的。黑體（如太陽）輻射出不同波長（對應于不同頻率）的電磁波， 如紅外線、紫外線、可見光等等。當這些射線照射在不同導體或半導體上，光子與導體或半導體中的自由電子作用產生電流。射線的波長越短，頻率越高，所具有的能量就越高，例如紫外線所具有的能量要遠遠高于紅外線。但是并非所有波長的射線的能量都能轉化為電能，值得注意的是光伏效應于射線的強度大小無關，只有頻率達到或超越可產生光伏效應的閾值時，電流才能產生。能夠使半導體產生光伏效應的光的最大波長同該半導體的禁帶寬度相關，譬如晶體硅的禁帶寬度在室溫下約為1．155eV，因此必須波長小于1100nm的光線才可以使晶體硅產生光伏效應。

簡單的說，太陽光電的發電原理，是利用太陽電池吸收0．4μm～1．1μm波長（針對硅晶）的太陽光，將光能直接轉變成電能輸出的一種發電方式。

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