光伏发电的由来：早在1839年，法国科学家贝克雷尔就发现，光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为"光生伏特效应"，简称"光伏效应"。1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。
20世纪70年代后，随着现代工业的发展，全球能源危机和大气污染问题日益突出，传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，同时全球约有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦时，假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012千瓦小时，相当于世界上能耗的40倍。正是由于太阳能的这些独特优势，20世纪80年代后，太阳能电池的种类不断增多、应用范围日益广阔、市场规模也逐步扩大。
20世纪90年代后，光伏发电快速发展，到2006年，世界上已经建成了10多座兆瓦级光伏发电系统，6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是最早制定光伏发电的发展规划的国家。1997年又提出"百万屋顶"计划。日本1992年启动了新阳光计划，到2003年日本光伏组件生产占世界的50%，世界前10大厂商有4家在日本。而德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价，大大推动了光伏市场和产业发展，使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国，也纷纷制定光伏发展计划，并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。
2011年，全球光伏新增装机容量约为27.5GW，较上年的18.1GW相比，涨幅高达52%，全球累计安装量超过67GW。全球近28GW的总装机量中，有将近20GW的系统安装于欧洲，但增速相对放缓，其中意大利和德国市场占全球装机增长量的55%，分别为7.6GW和7.5GW。2011年以中日印为代表的亚太地区光伏产业市场需求同比增长129%，其装机量分别为2.2GW，1.1GW和350MW。此外，在日趋成熟的北美市场，新增安装量约2.1GW，增幅高达84%。其中中国是全球光伏发电安装量增长最快的国家，2011年的光伏发电安装量比2010年增长了约5倍，2011年电池产量达到20GW，约占全球的65%。截至2011年底，中国共有电池企业约115家，总产能为36.5GW左右。其中产能1GW以上的企业共14家，占总产能的53%;在100MW和1GW之间的企业共63家，占总产能的43%;剩余的38家产能皆在100MW以内，仅占全国总产能的4%。规模、技术、成本的差异化竞争格局逐渐明晰。国内前十家组件生产商的出货量占到电池总产量的60%。
光伏发电系统的分类：按照是否与电网连接可以分为两大类，离网（独立）光伏发电系统和并网光伏发电系统。离网（独立）光伏发电系统主要应用在远离电网又需要电力供应的地方，如偏远农村、山区、海岛、广告牌、通信设备等场合，或者作为需要移动携带的设备电源、不需要并网的场合，其主要目的是解决无电问题。它一般由光伏阵列（或组件）、光伏控制器、储能单元、逆变器、交直流负载等组成，其结构示意图如图1-1 所示。由于光伏发电属于间歇式能源，容易受到天气和周围环境的影响，在光伏阵列没有能量输出时，需要储能单元提供负载用电。图1-1中控制器主要完成光伏阵列最大功率点跟踪、充放电控制等。
图1-1 典型的离网光伏发电系统
目前常见的并网光伏发电系统，根据其系统功能可以分为两类：一种为不含蓄电池的不可调度式光伏并网发电系统，另一种是包括蓄电池组作为储能环节的可调度式光伏并网发电系统。可调度式并网光伏发电系统设置有储能装置，通常采用铅酸蓄电池组，兼有不间断电源和有源滤波的功能，而且有益于电网调峰。但是，其储能环节通常存在寿命短、造价高、体积大而笨重、集成度低的缺点，因此这种形式应用较少。本书所述的并网光伏发电系统如无特别说明的话，均为不可调度式光伏并网发电系统。并网光伏发电系统结构示意图如图1-2所示，光伏阵列输出电能，通过并网逆变器直接溃入公共电网。并网光伏发电系统可以省去储能蓄电设备（特殊场合除外），而将电网作为储能单元，一方面节省了蓄电池所占空间及系统投资与维护，使发电系统成本大大降低；另一方面，发电容量可以做得很大并可保障用电设备电源的可靠性。并网光伏发电系统是太阳能光伏发电的发展方向。
图1-2 并网光伏发电系统原理图
光伏发电的发展前景：在今后的十几年中，中国光伏发电的市场将会由独立发电系统转向并网发电系统，包括沙漠电站和城市屋顶发电系统。中国太阳能光伏发电发站潜力巨大，配合积极稳定的政策扶持，到2030年光伏装机容量将达1亿千瓦，年发电量可达1300亿千瓦时，相当于少建30多个大型煤电厂。国家未来三年将投资200亿补贴光伏业，中国太阳能光伏发电又迎来了新一轮的快速增长，并吸引了更多的战略投资者融入到这个行业中来。
