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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，能克服金属内部引力做功，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。


由于相对于某一个固定地点的太阳能光伏发电系统，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，如果太阳能电池板能够时刻正对太阳，发电效率才会达到佳状态。世界上通用的太阳跟踪控制系统都需要根据安放点的经纬度等信息计算一年中的每一天的不同时刻太阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到PLC、单片机或电脑软件中，也就是靠计算太阳位置以实现跟踪。


  关于这些问题，目前正进行着关于太阳能电池板在严寒气候能否继续发电的研究。 预计损失会影响太阳能用户在能源方面的支出，但它只对那些完全依赖太阳能光伏发电且没有实现传统并网发电的用户才造成比较严重的影响。 对于大部分仍然有电网供应的家庭和企业，其中的经济影响还是很有限的。但是在提高太阳能佳使用率方面，能量损失仍然是个问题。 此项研究还包括了下雪天气对太阳能电池板形成的积极影响。 “当雪落在地上，而电池板没被任何东西覆盖的时候，地上的雪就像一面镜子把太阳光发射回来，这样电池板的发电量就会增加，”皮尔斯说到，“很多情况下，雪的反射作用会小小地促进光伏发电。” 皮尔斯描述了他们在有积雪的情况下提高太阳能电池板发电量的几个方法。