一、 光伏电池原理
光伏电池是一种基于半导体材料光生伏特效应、具有将阳光的能量直接转换成电能输出功能的半导体器件。
多数光伏电池属PN结型光伏电池。PN结区附近电子和空穴相互扩散，在PN结区形成一个由N区指向P区的内建电场。
太阳光线被光伏电池吸收，具有足够能量的光子在 P 型硅和 N 型硅中将电子从共价键中激发出来，产生电子-空穴对。PN结附近的电子和空穴复合之前，被内建电场相互分离，使电子向带正电的N区（受光面）运动，空穴向带负电的P区（背光面）运动，在P区和N区之间产生一个对外可测试的电压。没有太阳光线照射时，表现为二极管特性。
二、 光伏电池的种类
2.1硅系光伏电池
1）单晶硅：高纯单晶硅片制造，加工技术最成熟，一般采用钢化玻璃及防水树脂进行封装，使用寿命一般15年，最高25年。工业化产品效率15%～18%，市场份额大约32%，位于第二位，受单晶硅光伏电池材料价格及相应烦琐的电池工艺影响，使得成本价格居高不下，要想大幅度降低其成本非常困难。主要用于光伏电站和航天等领域。
2）多晶硅：原料是正方形硅锭，切成的硅片由单晶硅颗粒聚集而成。实际效率12%～14%。由于原材料丰富，工艺简单，市场占有率约58%。除了用于光伏电站和光伏建筑集成（BIPV）等领域外，其他很多领域都在使用。
3）非晶硅：新型薄膜式光伏电池，其原子排列呈现无规则状态。与单晶硅和多晶硅电池的制作方法完全不同，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少，电能损耗更低，主要优点是在弱光条件下也能发电。效率偏低，一般4%～9%。主要问题是不稳定，转换效率随时间衰减。市场占有率约为5%。主要用于手表、计算器、玩具等电子消费产品，也可用于BIPV等领域。
2.2多元化合物系光伏电池
1）硫化镉：转换效率高，成本低廉，但镉有剧毒，会对环境造成严重污染，大大制约了该系列光伏电池的发展。
2）砷化镓：具有理想的禁带宽度及较高的光吸收效率，易于制造高效电池，通过叠层技术做成多结砷化镓基电池，可以进一步提高转换效率。但基材料价格昂贵，砷化镓薄膜电池目前只在宇宙航天发电领域应用。
3）铜铟硒：一种性能优良的光吸收材料，具有梯度能带间隙多元的半导体材料，可以扩大太阳能吸收光谱范围，进而提高光电转化效率。。但是硒和铟是储量很少的稀有元素，因此大规模发展必将受到材料制约。
2.3
有机半导体系光伏电池
1）色素增感型光伏电池
2）有机薄膜光伏电池：随着技术不断进步，光电转换效率迅速提高，有机薄膜光伏电池因用料少、工艺简单、能耗低，成本有一定优势，越来越受到光伏行业重视。
三、 光伏电池电气特性
图中，Voc为光伏电池输出端开路电压；
Ppv为光伏电池输出功率；
Impp为最大功率点电流，给定光照及温度条件下光伏电池输出最大功率时刻的光伏电池工作电流；
Vmpp为最大功率点电压，给定光照及温度条件下光伏电池输出最大功率时刻的光伏电池工作电压；
Pmpp为给定光照及温度条件下，光伏电池能够输出的最大功率。
温度一定时，光照强度增强，光伏电池的峰值功率显著增加，开路电压只是略有增加，而短路电流增幅较大。
光照强度一定时，随着温度下降，光伏电池的短路电流略有下降，开路电压显著增加，所以其峰值功率也明显增加。
四、
光伏电池阵列的电气特性
电池组串联：光照不均匀时，支路中的某些电池组件有可能输出负电压而变为负载，降低整体光伏发电系统的发电效率，甚至有可能损坏电池组件。通常采用二极管与电池组件反向并联，实现将处于负电压特性中的电池组件短接，从而避免其作为负载消耗功率。但反并联二极管会造成光伏支路在光照不均匀条件下输出特性不连续，从而导致光伏支路输出功率曲线中有可能含有多个峰值功率点。
电池组并联：光照不均衡式，各个电池组件的工作电压范围不一致，以及各电池组件输出电流间存在差值，将有可能使阵列中某些电池组件的开路电压Voc.z小于阵列开路电压Voc.a，导致这些电池组件处于负电流工作状态，进而导致热斑效应。通常利用二极管的反向阻断特性，将二极管与电池组件串联，以防止光伏电池组件工作在负电流状态。并联型光伏阵列与串联型光伏阵列相比，在光照不均匀程度不严重时输出功率只有一个极值点，容易实现最大功率点跟踪。
五、最大功率点跟踪技术 MPPT
光伏阵列最大功率点跟踪的实质是在光伏阵列和负载之间加入阻抗变换器，利用相关算法实时控制阻抗变换器，使得变换后的等效负载阻抗总是等于光伏阵列的内阻，从而保证光伏阵列一直工作在最大功率点处。
准最大功率点跟踪法：包括从经验数据得到的数学公式或表格，比如曲线拟合法和预先存储数据对比查表法，以及根据光伏阵列单一输出参数采样与控制等，例如，利用开路电压法、短路电流法，来进行最大功率点跟踪。准最大功率点跟踪法不能适用于所有负载，在任何天气情况下不一定能够准确地跟踪最大功率点。
真最大功率点跟踪法：这类方法需要对电压和电流进行实时测量，通过对电压和电流值来判断光伏阵列工作点的变化，进而实现工作点的优化。该类方法的优点是不受外界环境如光照强度、温度、电池老化程度等因素的影响。它主要分为扰动观察法、增量电导法、模糊控制法、神经网络控制法等。
六、 孤岛保护技术
待续
