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在太阳能发电系统中，技术复杂的组成部分应属太阳能电池。可以说，太阳能电池是太阳能发电系统的核心，其开发、生产直接影响到太阳能发电的普及和发展。
太阳能电池的主要原理是通过使用半导体材料，将较薄的N型半导体置于较厚的P型半导体上，当光子撞击该装置的表面时，P型和N型半导体的接合面有电子扩散产生电流，可利用上下两端的金属导体将电流引出利用。

随着新材料的不断开发和相关技术的发展，以其它材料为基础的太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景。光电池，非晶硅及结晶硅混合型薄膜光电池等方面。
如果说单晶硅的特点是、成本高，其它材料电池的难题无疑是低成本、转化弱。与单晶硅太阳能电池相比，除多晶硅、碲化镉等外，其它材料电池的光电转化效率普遍未超过15%。

太阳能电池已经开始广泛用于通信、交通、民用产品等各个领域，光伏发电不但列入到国家的攻关计划，而且列入国家电力建设计划，同时也在一些重大工程项目中得到应用。光伏发电已遍及中国西部各省区，以及中部和东部的部分省、直辖市、自治区，总投入已经超过30亿元。