太阳能电池发电系统是利用光伏效应原理制造的太阳能电池直接将太阳辐射能转化为电能的发电系统。太阳能光伏发电系统的规模和应用不同。例如，系统的规模差异很大，从小至0.3 ~2W的太阳能花园灯，到兆瓦级的太阳能光伏电站；其应用形式也多种多样，可在家庭、交通、通讯和太空等许多领域广泛使用。它由太阳能电池阵列、控制器、电池组、DC/AC逆变器等组成。系统组成如图1所示。

1. 太阳能电池阵列
在光的存在下（无论是阳光还是其他发光体发出的光），电池吸收光能，在电池的两端出现不同电荷的积累，即产生了“光生电压”，这就是光伏效应。在光伏效应的作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转化为电能，这是一种能量转换装置。太阳能电池通常是硅电池，分为三种类型：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池。

太阳能电池是光电转换的最小单元，一般尺寸范围为4cm²至100cm²。单个太阳能电池的工作电压约为0.5V，工作电流约为20~25mA/cm²。通常情况下，它不能单独作为电源使用。经过串联和并联封装后，太阳能电池细胞成为太阳能电池组件，其功率一般从几瓦到几十瓦，这是可以单独作为电源使用的最小单元。然后，将太阳能电池组件通过串联和并联组合安装在支架上，形成太阳能电池方阵，以满足负载所需的输出功率，如图2所示。

2. 充放电控制器
充电放电控制器是一种电子装置，可以自动防止电池组过充电和过放电，并具有简单的测量功能。由于电池组过充电或过放电，其性能和寿命将受到严重影响，因此充电放电控制器在光伏系统中通常是不可或缺的。根据电路中开关装置的位置，充电放电控制器可以分为串联控制型和并联控制型；根据控制方法，它可以分为普通开关控制型（包括单开关控制和多开关控制）和脉冲宽度调制（脉冲宽度调制.PWM）控制型（包括最大功率跟踪控制器）。开关装置可以是继电器或MOSFET模块。但是，PWM脉冲宽度调制控制器只能使用MOSFET模块作为开关设备。

3. 直流/交流逆变器
逆变器是一种将直流电转换为交流电的电子设备。由于太阳能电池和储能电池发出直流电，当负载是交流负载时，逆变器是不可或缺的。根据操作模式，逆变器可以分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立逆变器用于独立太阳能电池发电系统，为独立负载供电。并网逆变器用于并网太阳能电池发电系统，将产生的电能反馈到电网。根据输出波形，逆变器可以分为方波逆变器和正弦波逆变器。方波逆变器电路简单，成本低。然而，谐波成分较大，它通常用于功率小于几百瓦且对谐波要求较低的系统中。正弦波逆变器成本较高，但可以应用于各种负载。从长远来看，正弦脉冲宽度调制（SPWM）逆变器将成为发展的主流。

4. 电池组
电池组的功能是在光照时储存太阳能电池板生成的电能，并能在任何时间向负载供电。太阳能发电系统对所用电池组的基本要求是：①低自放电率；②长寿命；③大容量深放电；④高充电效率；⑤低维护或免维护；⑥宽工作温度范围；⑦低价格。

目前，支持太阳能电池发电系统的电池主要是铅酸电池和镍镉电池。对于200A·h以上的铅酸电池，通常使用固定或工业用的密封免维护铅酸电池；对于200A·h以下的铅酸电池，通常使用小型密封免维护铅酸电池。

5. 测量设备
对于小型太阳能电池发电系统，仅需进行简单的测量，如电池电压和充放电电流。用于测量的电压表和电流表通常安装在控制器面板上。对于太阳能通信电源系统、阴极保护系统和大型太阳能发电厂等工业电力系统，通常需要测量更多的参数，如太阳能辐射、环境温度、充放电功率等，有时甚至需要远程数据传输、数据打印和远程控制功能。在这种情况下，要求太阳能电池发电系统配备智能数据采集系统和微机监测系统。