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光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属原子内部的库仑力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。硅原子有4个外层电子，如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子，就成为N型半导体；若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子，形成P型半导体。当P型和N型结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照射到P－N结后，电流便从P型一边流向N型一边，形成电流。
光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。在某特定频率的电磁波（该频率称为极限频率threshold frequency）照射下，某些物质内部的电子吸收能量后逸出而形成电流，即光生电。
与常用的火力发电系统相比，光伏发电的优点主要体现于： ①无枯竭危险； ②安全可靠，无噪声，排放外，干净（）； ③不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势；例如，无电地区，以及地形复杂地区； ④无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电； ⑤能源质量高； ⑥使用者从感情上容易接受； ⑦建设周期短，获取能源花费的时间短。
并网光伏发电就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。
在有光照（无论是太阳光，还是其它发光体产生的光照）情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏应”。在光生伏应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能，是能量转换的器件。太阳能电池一般为硅电池，分为单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。
过去5 年，光伏发电的成本已下降了三分之一，在南美等国光伏发电已经与零售电价持平，甚至是低于零售电价，未来光伏发电的成本还将进一步凸显。其次，火力发电会带来的环境治理成本，二十次的巴黎气候峰会便是引导各国积极启动碳交易市场定价机制，由此给高耗能企业带来的成本增加则显而易见，因此从这个角度而言煤炭发电成本将光伏发电。 投资成本降至8元/瓦以下，度电成本降至0.6-0.9元/千瓦时。
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