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P-N結太陽能電池包含一個形成于表面的淺P-N結、一個條狀及指狀的正面歐姆接觸、一個涵蓋整個背部表面的背面歐姆接觸以及一層在正面的抗反射層。當電池暴露于太陽光譜時，能量小于禁帶寬度Eg的光子對電池輸出并無貢獻。能量大于禁帶寬度Eg的光子才會對電池輸出貢獻能量Eg，小于Eg的能量則會以熱的形式消耗掉。因此，在太陽能電池的設計和制造過程中，考慮這部分熱量對電池穩定性、壽命等的影響。
太陽能電池的工作電壓和電流是隨負載電阻而變化的，將不同阻值所對應的工作電壓和電流值做成曲線就得到太陽能電池的伏安特性曲線。如果選擇的負載電阻值能使輸出電壓和電流的乘積大，即可獲得大輸出功率，用符號Pm表示。此時的工作電壓和工作電流稱為佳工作電壓和佳工作電流，分別用符號Um和Im表示。
太陽能電池的轉換效率指在外部回路上連接佳負載電阻時的大能量轉換效率，等于太陽能電池的輸出功率與入射到太陽能電池表面的能量之比。太陽能電池的光電轉換效率是衡量電池質量和技術水平的重要參數，它與電池的結構、結特性、材料性質、工作溫度、放射性粒子輻射損傷和環境變化等有關 。
太陽能交流發電系統是由太陽電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成；太陽能直流發電系統則不包括逆變器。為了使太陽能發電系統能為負載提供足夠的電源，就要根據用電器的功率，合理選擇各部件。下面以100W輸出功率，每天使用6個小時為例，介紹一下計算方法：
應計算出每天消耗的瓦時數(包括逆變器的損耗)：
若逆變器的轉換效率為90%，則當輸出功率為100W時，則實際需要輸出功率應為100W/90%≈111W；若按每天使用5小時，則耗電量為111W×5h=555Wh。
許多國家正在制訂中長期太陽能開發計劃，準備在21世紀大規模開發太陽能，美國能源部推出的是國家光伏計劃，日本推出的是陽光計劃。NREL光伏計劃是美國國家光伏計劃的一項重要的內容，該計劃在單晶硅和器件、薄膜光伏技術、PVMaT、光伏組件以及系統性能和工程、 光伏應用和市場開發等5個領域開展研究工作。
市場上銷售的光伏電池主要是單晶硅為原料生產的。由于單晶硅電池生產能耗大，一些認為現有單晶硅電池生產能耗大于其生命周期內捕獲的太陽能，是沒有價值的。樂觀的估計是需要10年左右時間，使用單晶硅電池所獲得的太陽能才能大于其生產所消耗的能量。而單晶硅是石英砂經還原，融化后拉單晶得到的。生產過程能耗大，產生的有毒有害物質多，環境污染嚴重。國外紛紛將其轉移到中國生產。我國各地大上單晶硅及單晶硅電池生產線。
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