光伏（Photovoltaic generation system）是太陽能光伏發電系統的簡稱，是一種將太陽光的輻射能轉化為電能的發電系統，借助半導體材料的光伏電池，產生光伏效應，將太陽能直接轉換為電能。
太陽能光伏發電系統由太陽能電池組，太陽能控制器，蓄電池等組成，有并網光伏發電系統和獨立光伏發電系統兩種類型，具有環保低碳的特點，但不同類型光伏發電系統的成本和經濟效益差別較大。
2022年3月,全球累計光伏裝機總量已跨越1太瓦大關,正式進入"太瓦級時代"，光伏度電價格和裝機成本不斷下降，光伏在新能源和制造業領域應用廣泛。
光伏是清潔能源產業的主體之一，解決了化石能源發電的高碳排放和不可持續性問題，推動了全球能源經濟的轉型和升級。
發展歷史
1839年，法國科學家貝克雷爾（Becquerel）發現光照能讓導電液中的兩種金屬電級的電流得到強化，產生光生伏特效應，這種光伏效應是為太陽能產業的發展奠定了物理基礎。
1954年，美國科學家恰賓和皮爾松在貝爾實驗室制成了第一個實用的單晶硅太陽能光伏電池，太陽能轉化為電能的光伏發電技術也由此誕生了。
20世紀六七十年代，太陽能電池開始進入空間應用領域和地面應用領域，隨后兩次石油危機的影響，讓光伏發電在全球范圍內引起高度重視，成為常規能源的替代選擇，歐美發達國家推出光伏產業扶持政策，鼓勵和支持太陽能技術發展，亞洲中國也開始研究光伏發電技術，全球的太陽能光伏產業迎來了發展的機遇期，太陽能光伏發電技術在民用市場得到廣泛應用，全球安裝了大量光伏發電系統，而這些系統的應用主要集中在通信、管網保護、交通信號和邊遠地區供電等領域。
20世紀80年代以來,太陽光伏電池一直保持15%～25%的發展速度,世界各國不斷推動太陽能電池技術發展，太陽能電池轉換效率不斷提高，而太陽能電池的種類和應用范圍也隨著不斷增加，出現了硅基太陽能電池和薄膜太陽能等的應用。
2000年到2008年是全球光伏產業高速發展的第一階段，高額補貼和市場需求增長讓歐美和中國的光伏產能快速擴張。
2008年-2009年，美國次貸危機爆發，國際市場的光伏裝機需求大幅萎縮，歐美的光伏企業巨頭紛紛破產倒閉，而中國第一代光伏企業由于依賴歐美光伏市場和進口的多晶硅原料，在多晶硅材料價格暴漲暴跌下，也陷入虧損破產的風險，最終退出了國際光伏市場。
次貸危機發生之后，歐美太陽能產業一直沒有恢復產能，而亞洲的中國完成了光伏產業鏈的原材料、技術和市場的迭代升級，實現國產替代，并且打開了東南亞市場，歐盟和美國光伏產品生產也逐步依賴中國光伏產業鏈，中國最終主導全球光伏產業。
2020年全球光伏產業迎來碳中和時代，在全球碳中和共識下，中國，美國，歐盟等國家都不斷提高光伏發電系統的裝機量，提高光伏發電量占比，實現平價上網，向新能源經濟轉型。
構成
太陽能光伏發電系統太陽能電池組件、太陽能控制器、蓄電池儲能裝置、逆變器、電纜、負載端等構成。
其中太陽能電池組件和蓄電池儲能裝置構成電源系統；控制器和逆變器構成控制保護系統；直流負載和交流負載構成系統終端。
太陽能電池組件
太陽能電池組件也叫做太陽能電池板，在光電轉換過程中，太陽能電池單體是最小的單元，將太陽能電池單體串并聯起來，并且進行封裝，形成可作為單獨電源使用的太陽能電池組件。
光伏發電系統的電能產生器叫做太陽能電池陣列，是由太陽能電池組件串聯和并聯在一起，封裝在支架上形成的。
太陽能控制器
太陽能控制器是防止蓄電池過分充電和過分發電的自動控制設備，調節充放電深度，從而提高蓄電池循環充放電的使用壽命。
蓄電池儲能裝置
儲能設備是解決太陽能發電間歇性和波動性的關鍵，白天光照充足的時候，可以通過蓄電池來儲存多余的電能，晚上沒有太陽能的時候，可以使用蓄電池白天儲存的電力。蓄電池在獨立光伏發電系統中具有重大作用。
逆變器
逆變器是電力電子變換器的簡稱，是一種可以把直流電轉變為交流電的裝置。太陽能發電系統發出的電力是直流電，而居民日常生活使用的電力是交流電，逆變器可以把太陽能陣列發出的直流電轉變為居民使用的交流電，改善光伏發電系統的供電質量，逆變器是光伏發電系統不可缺少的重要配套設備。
電纜
光伏電纜指的是電能運輸使用的線纜，應用于太陽能光伏電站的直流側電路系統，具有耐寒耐高溫，阻燃環保，防止紫外線等特點。
負載端
光伏發電負載端指的是消耗電流的輸出側，通過逆變器的調節，光伏發出的電可以優先負載使用，負載端用不完，再輸送到電網。
原理
光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應（photovoltaic effect），光生伏特效應是指受光線或其他電磁輻射照射的半導體或半導體與金屬組合的部位間產生電位差的現象。這也是將光能直接轉換為電能的一種技術，這種技術的關鍵元件是太陽能電池。
太陽能電池是一個半導體光電二極管，當太陽光照在光電二極管上時，光電二極管就會把太陽能光能轉化為可以使用的電能，光伏發電的能量轉換過程其實就是利用光生伏特效應，首先將光子轉化電子，即將光能轉化為電能，形成了電壓，有了電壓之后，兩者連通就會形成電流回路，發出綠色電力。
太陽能電池陣列和太陽能控制器在光伏電路的輸入側，而蓄電池，逆變器和負載端在輸出側。太陽能電池產生的是直流電能，通過控制器和光伏電纜進入到輸出側的負載端，供直流負載端使用；如果是市區的交流負載，需要再通過逆變器轉換為交流電，由變壓器的調節升壓，輸送到電網交流負載端，供千家萬戶使用；太陽能電池端產生的直流電能，也可以經過太陽能控制器調節，進入到輸出側的蓄電池，把電力儲存起來，作為備用電源。
太陽能控制器可以自動控制和調節蓄電池的充放電過程，以及光伏和蓄電池兩端電壓，光伏和公共電網并網發電的時候，蓄電池是充電狀態，而當電網出現故障的時候，蓄電池可以提供電力，維持光伏系統運行。
類型
光伏發電系統按照供電方式，可以分為并網光伏發電系統和獨立光伏發電系統兩種類型。
并網光伏發電系統和獨立光伏發電系統最大區別在于是否依賴傳統電網運行，并網光伏發電系統往往與家庭電網和公共電網連接在一起，依賴傳統電網運行，而獨立光伏發電系統不與電網連接，可以離網獨立運作，但必須帶蓄電池。
并網光伏發電系統
并網光伏發電系統指的是太陽能組件產生的直流電經過并網逆電器，轉換成符合市電電網需要的交流電之后，直接接入傳統電網系統的光伏發電系統。
根據是否帶有蓄電池或者儲能系統，可以把并網發電系統再細分為蓄電池并網光伏發電系統和不帶蓄電池并網光伏發電系統。
蓄電池并網光伏發電系統
帶蓄電池的并網光伏發電系統具有靈活調度的特點，可以根據需要并入和退出公共電網，當公共電網斷電的時候，蓄電池提供緊急電力，保持光伏發電系統繼續運行，充當備用電源，比如安裝在居民建筑的小型并網發電系統。
不帶蓄電池并網光伏發電系統
不帶蓄電池的并網光伏發電系統，在電力供給側相對缺乏靈活性，受公共電網系統和輸電通道約束，一般安裝在大型光伏系統上。
并網光伏發電系統的優點是可以不用蓄電池，大大節約成本，而且國家政策支持的家庭并網光伏電站可以免費接入電網，多余電力還可以出售給電力公司。
并網光伏發電系統的缺點是當公共電網斷電，光伏發電也不能運行，無法應對突發情況，電力調度的靈活性不足。
并網光伏發電系統可以應用于大面積沙漠、荒原等集中建立的大型光伏發電站，也可以應用于個人用戶和家庭側的自發自用，余電上網的分布式光伏發電站。
獨立光伏發電系統
獨立光伏發電系統指的是不依賴電網而獨立運行的光伏發電系統，也叫做離網光伏發電，主要由太陽能電池組件、控制器、逆變器、蓄電池組成。
獨立光伏發電系統一般分布在無電網的人口分散地區和邊遠地區，常見的有邊遠地區村莊供電系統、太陽能戶用電源系統、太陽能路燈等各種帶有蓄電池，可以獨立運行的光伏發電系統。
獨立光伏發電系統的優點是可以實現儲能，白天發的電力儲存起來，晚上蓄電池的電力可以釋放出來使用，循環充放電即使沒有電網供電，也可以穩定運作，而且不受地域限制，可廣泛使用，對于缺電和經常停電的地區來說，實用性非常強。
獨立光伏發電系統的缺點是建造和使用成本太高，其中蓄電池成本昂貴，需要定期維護更換，經濟性不足，所以很難大規模推廣使用，不適合電力充足且有公共電網的城市和地區使用。
獨立光伏發電系統應用可以分為直流光伏發電和交流光伏發電兩類，比如太陽能光伏水泵，市電互補光伏型光伏發電系統等。
根據光伏系統并網是否集中，光伏系統也可以劃分為集中式并網光伏系統和分布式并網光伏系統。
集中式光伏發電系統
集中式光伏指的是將光伏陣列安裝在荒漠、礦山、水面等寬闊且光照資源豐富的地區的大型光伏電站和水上光伏電站，發電直接接入公共電網和高壓輸電系統，實現遠距離輸電比如大型的國家級光伏電站等。
集中式光伏具有選址和運行方式靈活、發電輸出穩定性更高、環境適應力強等優點，而缺點是依賴長距離的輸電線路送電入網，電壓容易越限失穩，投資成本高等。
分布式光伏發電系統
分布式光伏是在用戶所在場地附近建設，且需要配電系統平衡調節的發電設施，運行方式主要是用戶側的自發自用和余電上網，容量較小，電壓等級較低。
分布式光伏具有可就近供電、節約用地、并網難度低、運行靈活、初期投資成本低等優點，缺點是電壓和無功調節難度大，需依賴配電網級的能量管理系統調節，配電網存在逆潮流損耗等。
特點
光伏發電優點
光伏發電缺點
主要應用領域
隨著光伏發電在建筑、工業、農業領域的廣泛應用，也催生了多個與光伏制造相關產業應用體系。
能源領域
光伏在全球電力供給領域的應用是比較廣泛的，光伏發電可以提供綠色電力，也是可再生能源發電的重要組成部分，光伏綠電產業應用常見的有太陽能發電廠，并網光伏發電系統，獨立光伏發電系統等。
全球光伏發電產業處于高速發展期，歐美發展光伏綠電產業，來提高清潔能源發電比例，減少化石能源發電的依賴，從而實現電力供給的可持續發展，而中國則在中西部地區打造光伏產業基地，解決西藏自治區和新疆地區的缺電用電問題，并且把光伏發電產生的多余綠色電力，通過西電東輸工程，輸送到東部城市，為西部地區創造光伏綠電收益。
建筑領域
在建筑行業碳減排背景下，光伏帶來的綠色電力可以減少建筑行業再能源側的碳排放，光伏建筑一體化的產業應用和發展模式是打造低碳建筑和綠色建筑的關鍵，比如工業園區的屋頂光伏，解決園區能源供給問題。
農業領域
光伏農業是一種新的農業形式，也是推動畜牧業、漁業、種植業的可持續發展的關鍵，而光伏與農業的融合發展，不僅增加了農民收入，還提高土地資源利用效率，實現農村綠色低碳發展。
比如在西部地區，沙漠戈壁可以鋪上光伏，輸送綠色電力，沙漠戈壁的光照被光伏轉化成電能之后，可以促進沙漠戈壁生態修復，重新生長出綠植，變成草原，而西部的牧民可以在光伏基地放牧，推動畜牧業可持續發展，形成了一個光伏發電+牛羊畜牧業+草原生態碳匯的生態農業發展模式。
汽車領域
全球汽車產業轉向電動化和智能化發展，新能源汽車電力驅動模式可以實現交通領域碳減排，降低汽車使用過程碳排放。
光伏+新能源汽車的產業應用模式，解決新能源汽車的綠色充電問題，采用光伏電站和光伏充電基礎設施供給的綠色電力，將會實現能源供給側的碳中和，進一步降低碳排放，讓新能源汽車產業實現長期低碳可持續發展模式
氫能領域
綠氫是推動能源碳中和的清潔高效能源，在綠氫制取過程中，如果采用化石能源燃燒來制取氫氣，會帶來大量碳排放，而在電解水制氫等綠色氫氣生產模式中，采用光伏的綠色電力，將會降低綠氫制造過程的，能源側的碳排放，光伏制氫是全球助力經濟體發展綠氫產業的主要方向。
實際應用
2013年，歐盟國家新增光伏裝機容量接近11GW，美國新增裝機達到5.1GW,而中國新增裝機容量達到11.8GW，成為全球第一大光伏市場。這也是自2003年以來，歐盟第一次在新增光伏發電裝機容量指標上，失去了全球領先地位。但歐盟累計光伏裝機總容量達81.5GW，依然占據全球59%的份額，高于中國和美國的市場份額。
2015年中國光伏發電累計裝機容量達到4318萬千瓦，超越歐盟和美國，正式成為全球光伏發電裝機容量最大的國家，每年發電量突破392億千瓦時，2016 年底,全球太陽能光伏裝機容量累計超過 300 GW，有 24 個國家邁過 GW 大關,6 個國家累計裝機容量超過 10 GW。
2022年全球光伏累計裝機量突破1000GW，正式進入太瓦時代，而亞洲的中國是全球光伏新增裝機容量的主要貢獻者。
根據《可再生能源發電成本報告》2010到2019年，全球光伏發電度電成本已經從每千瓦時0.378美元，下降到每千瓦時0.068美元，下降幅度達82%。
全球光伏發電量穩步提升，2018年中國光伏發電量達到174GW，位居全球第一；美國光伏發電量達到63GW，位居全球第二；日本光伏發電量達到60GW，位居全球第三；德國光伏發電量達到46GW,位居全球第四。2023年，中國光伏行業裝機規模連續10年位居全球第一，新增總裝機容量連續8年位居全球第一。
2025年6月23日，國家能源局發布1—5月中國電力工業統計數據。其中光伏發電裝機累計新增并網規模近2億千瓦，同比增長57%，推動中國光伏發電累計裝機規模突破10億千瓦，達10.8億千瓦。占中國總發電裝機容量的比重達到30%，占全球光伏裝機總規模的近一半。
2025年7月，中國石化青島煉化全海水環境漂浮式光伏項目建成投用，這是中國首個實現工業運行的全海水環境漂浮式光伏項目，與前期投用的樁基式水面光伏聯動，成為目前中國石化規模最大的水面光伏電站，整體項目年發綠電1670萬千瓦時，可降低二氧化碳排放1.4萬噸。
2025年，中國光伏新增裝機3.17億千瓦，同比增長14%，其中集中式光伏新增1.64億千瓦，分布式光伏新增1.53億千瓦。截至2025年12月，中國光伏發電裝機容量達到12億千瓦，同比增長35%。
相關政策
中國光伏產業的政策支持主要有光明工程和金太陽工程，1997年的光明工程為西部地區光伏產業發展打下基礎，解決了西部地區缺電問題，并且打造以光伏為主的西部新能源產業基地；2009年的金太陽工程推動了光伏產業技術進步和本土化發展，完成光伏產業的國產替代，打破歐美的技術和材料壟斷，逐步主導了全球光伏產業供應鏈體系。
在光明工程和金太陽工程之后，中國陸續推出了多項光伏產業政策比如2013年7月，國務院發布《關于促進光伏產業健康發展的若干意見》；2019年1月，中華人民共和國國家發展和改革委員會、國家能源局發布《關于積極推進風電、光伏發電無補貼平價上網有關工作的通知》等。
在2000年全球太陽能產業峰會之后，歐美也開始出臺相關經濟政策支持光伏產業發展，對光伏企業給與高額補貼，金融危機和歐債危機之后政策支持補貼減少，產能下降。
歐美國家普遍采用政府補貼的方式推廣太陽能技術應用比如美國推出百萬太陽能屋頂計劃，讓太陽能光伏系統在美國諸多城市推廣；日本推出地球再生計劃，在城市地區大量修建太陽能系統；英國低碳建筑計劃資助了太陽能等可再生能源技術，在城市的使用和推廣。
歐美光伏光伏補貼政策支持體系比較完善比如德國搭建了成熟的固定電價降價機制和電價附加征收聯動體系，丹麥建立了電力市場交易為基礎的固定補貼制度，意大利對非光伏項目逐漸實施固定電價政策替代配額制，美國沿用了聯邦稅收抵免和可再生能源配額制。
光伏產業發展過程中也形成了光伏組件和系統的相關國際標準，主要有美國國家委員會和國際電工委員會的IEC系列標準兩類，比如ANSIUL1703，IEC61215，,IEC61730等。
影響
光伏成為國際公認的能源生產利用方式，改變了傳統電網的供電格局，利用太陽能等可再生能源，逐步取代傳統煤炭和石油能源，而光伏發電平價上網體系，不僅推動了煤電價格下降，還實現了能源的低碳綠色發展，解決了全球能源供給體系的可持續性問題，改變全球能源供給格局。
在全球化石能源危機頻發，石油價格暴漲的環境下，全球能源經濟迎來了轉型期，新能源經濟成為全球經濟的新增長點，太陽能光伏發電和光伏產業體系是不僅推動全球能源經濟再增長，而且實現了全球能源利用的多樣化。
光伏電站對提高電網穩定性和可靠性有一定作用，也可以減少電力運輸和配送過程中的電能損失，提升電網系統的靈活性，相比化石能源和核能發電，光伏電站投資和太陽能電池研發投入較少。
隨著光伏電力系統與傳統電網融合發展，光伏發電度電成本不斷下降，大幅降低了居民用電和工業用電的電費支出成本，當光伏發電成本低于燃煤發電成本之后，電費也將進一步下降。
發展趨勢
在傳統能源經濟增長放緩之際，光伏是全球主要經濟體實現經濟轉型、促進綠色增長重要方向，也是全球新能源綠色電力供給的主體，全球大力發展光伏產業，從而解決化石能源經濟通脹和全球電力短缺問題，并且讓光伏產業逐步成為全球新能源經濟的支柱性產業。
在全球能源碳中和背景下，歐盟開啟了清潔能源產業轉型計劃，而中國和美國也在不斷擴大光伏發電裝機量，光伏發電成為全球綠色能源開發的重要組成部分，也是全球可再生能源領域內，發展最快的新興產業之一。
參考資料 >
國際可再生能源署：全球光伏發電成本10年降八成.今日頭條.2023-05-04
德國位列世界太陽能發電量第四位.中華人民共和國商務部.2023-05-04
中國光伏裝機規模連續10年位居全球第一.光明網-今日頭條.2023-07-25
我國光伏發電裝機突破10億千瓦.騰訊網.2025-06-24
我國首座海水漂浮式光伏項目建成投用.國家能源局.2025-07-07
2025年全國光伏新增裝機同比增長14%.央廣網新聞.2026-02-22
市政府辦公廳印發上海市貫徹《國務院關于促進光伏產業健康發展的若干意見》實施方案.上海市人民政府網站.2023-04-18
國務院出臺意見促進光伏產業健康發展_共產黨員網.共產黨員網.2023-04-18
風電、光伏發電無補貼平價上網政策解讀.中國煤炭網.2023-04-18