1849年，“光－伏”（photo-voltaic）一词呈现，意指由光发作电动势。到了1950年代，跟着时下人们对半导体物理性质的逐步了解，美国贝尔实验室于1954年发现，在硅中掺入一定量的杂质，会使其对光愈加灵敏，并制造出了第一个有实践运用价值的太阳能电池。
发电靠太阳
在掺杂的杂质作用下，P型硅资料具有较多带正电的空穴，而N型硅则具有较多带负电的电子。电子和空穴相对分散、复合，在P型和N型硅资料的触摸外表发作一个由N型硅指向P型硅的内建电场。当入射的太阳光被吸收时，内建电场处发作的电子将会受电场作用而移动至N型硅处，空穴则移动至P型硅处，在两边别离累积。若以导线相连，就能够发作电流了。
尽管这么奇特的电池板板能够直接把光转化成电，但可不是什么光都能够的。事实上，太阳光（太阳辐射）在穿过大气层抵达地上的进程中，大气中的空气分子、水蒸气、尘土等会对太阳光发作吸收、反射、散射等作用，这些作用不只会使太阳光的辐射强度削弱，还会改动辐射的方向和辐射的光谱散布。也就是说，抵达地上的太阳光一般由直接太阳辐射和散射太阳辐射组成。
直接太阳辐射是指直接来自太阳，其辐射方向不发作改动的辐射。散射太阳辐射是指被大气中的空气分子、微尘、水汽等吸收、散射和反射的一部分太阳辐射。抵达地上的散射太阳辐射和直接太阳辐射之和称为总辐射。
（图源：nengyuanjie.net）
在太阳电池组件作业的进程中，实践上主要是直接太阳辐射起到及其重要的作用。换句话说，阳光普照的大晴天，就算偶尔飘过的一朵云都会给正在作业的太阳电池带来很大的影响。加上云层移动的不确定性，导致太阳电池的发电量也具有很大的不行猜测性。
（更不用说连续飘过好几朵云的状况了~ | 图源：s7d2.scene7.com）
已然阴天和多云都会对太阳电池的发电作用发作那么大的影响，那晚上太阳落山之后呢？仅靠着月球反射的那一丢丢亮光，那自然是发不了电的了。要想让晚上的万家灯火用上太阳电池宣布来的电能，咱们把电池白日宣布来的电贮存起来，等晚上再开释，不就能够了吗？那这个贮存办法，可得好好说道说道了呢~
用电靠储能
储能即能量的存储，指经过介质或许设备，运用化学或许物理的办法把能量存储起来，依据运用需求以特定能量办法开释的进程，一般说的储能是指针对电能的储能。太阳能电站的电能存储体系可在没有太阳即太阳能电池无电能产出时供给电力。
考虑到太阳能发电的激烈波动性，现在多采纳能够在短时间内改动发电量的天然气发电作为其互为弥补的发电办法。一方面，太阳能发电能够更好的下降天然气运用量然后下降其发电本钱，而另一方面，天然气发电能够补偿太阳能的不稳定性，两者配合度极佳；此外，风力发电、水力发电、抽水蓄能电站以及蓄电池、压缩空气储能等都可当作太阳能发电的互补发电办法。
（抽水蓄能电站运用势能发电 | 图源：wikipedia.org）
比方在南边区域很常见的抽水蓄能电站，就是在山顶上建筑一个水池，然后运用太阳能电池在白日宣布的比较多的电能，把水说到高处的水池里，将电能转化成水的势能。但了晚上电池板不作业的时分，就能够将山顶上的这些水放到低处。在水往下流的时分，其重力做功，推进发电机作业，然后又将势能转化成了电能。
再比方压缩空气储能，白日运用太阳能电池宣布的电能将空气压缩至高压并存于储气室中，使电能转化为空气的内能存储起来。到了晚上，将高压空气从储气室中开释，进入焚烧室焚烧进行发电。此外，还有将电能转化为化学能的存储办法如蓄电池储能等等。而咱们日常运用的电能，大多是由多种发电办法归纳运作、相互弥补而供给的。
（太阳能发电上班时间约在早上九点到下午四点 | 图源：xueqiu.com）
在我国的光伏储能体系中，电网能够给蓄电池充电，蓄电池也能够给电网放电，所以其能量活动联系可用下图来表明。光伏储能体系能量办理的方针是：能量资源与负荷需求的准确匹配。因为调集了不同的技能，重要的是采纳正确的战略完成功能的最大化以及本钱最小化。
（我国光伏储能体系能量活动联系 | 图源：大众号坎德拉学院）
改善靠研讨
鉴于现在太阳能发电设备的种种缺乏，相关学者一直在探究一种愈加合理的发电办法作为太阳能发电设备的弥补，尽量削减阴雨气候以及夜间太阳能发电设备的囧境。
现在市场上大量产的单晶与多晶硅的太阳电池均匀功率约在15%上下，也就是说，这样的太阳电池只能将入射太阳光能转化成15%可用电能，其他的85%都转化成了无法运用的热能。经过运用新颖的元件结构设计，测验引入新型资料，以及改善后续的封装技能和光学技能，都能够到达增大太阳电池作业功率的意图。如热光伏电池，不光能够在白日额定吸收红外波段的辐射，在夜间也能够将发热物体作为红外光源持续作业，然后完成了太阳能电池在白日和夜晚都能够发电。
（一条狗的任务之红外线相片 | 图源：wikipedia.org）
除了夜晚外，阴天也相同可经过太阳电池发电。瑞士洛桑联邦理工学院的研讨人员运用钙钛矿资料作为捕光设备，并运用一种有机空穴运送资料替代传统电池中运用的电解液。这一办法将太阳能电池的转化功率进步到了15%，在阴天和人工光环境下也具有较高的转化功率。
加利福尼亚大学洛杉矶分校研讨人员发明晰一种运用热电效应在夜间发电的设备，该设备可经过白日与夜晚温度之间的差异，将温差转化为电能。
德国发明晰一种“全天候”太阳电池，整个电池看起来就像一个通明的水晶球。它能够360°无死角地吸收太阳光，当太阳光照耀进入水晶球体内，在其内部会发作不断的反射，直至太阳光被彻底吸收。
此外，还有许多针对改善太阳电池发电功率的改善办法，终有一天，能夜间发电的太阳电池将不再是问题。
来历：中国科学院北京分院
