隨著技術進步與產業規模的擴大，光伏發電成本進一步下降，將成為未來可持續發展的重要能源之一。
光伏技術的關鍵元件
光伏發電技術的關鍵元件是太陽能光伏電池。太陽能光伏電池的發展，大致可以分為三代。第一代是硅系太陽能電池；第二代是薄膜太陽能電池；高倍聚光電池、有機太陽能電池、柔性太陽能電池、染料敏化納米太陽能電池等新技術則統稱為第三代太陽能電池。目前，主流的是第一代硅系太陽能電池，薄膜電池的市場份額正在逐步擴大，第三代電池除了高倍聚光電池外，大部分還處于實驗室研發階段。
硅系太陽能電池
硅系太陽能電池中，單晶硅技術最為成熟。這種電池的效率與成本主要受其制造流程影響。制造流程主要分為鑄錠、切片、擴散、制絨、絲網印刷和燒結等幾個步驟。采用這種普通工藝流程生產的太陽能電池，光電轉換效率一般在16%－18%。
單晶硅太陽能電池轉換效率是最高的，但是成本也較高。多晶硅太陽能電池能夠很好地降低成本，其優點是能直接制造出適于規模化生產的大尺寸方形硅錠，設備比較簡單，因而制造過程簡單、省電、節約硅材料，對材質要求也較低。
除了降低材料成本，降低太陽能電池的成本，主要通過兩方面來實現，一是減少耗材，例如減小硅片的厚度；二是提高轉換效率。提高效率的途徑包括以下幾方面：第一是增加光的吸收，如表面制絨、制備減反射層、減小正面電極的寬度等。第二是減少光載流子的復合，提高光子利用率，如發射極鈍化技術。第三是減小電阻，增加電極對光電流的吸收，如分區摻雜與背電場技術。
目前單晶硅太陽能電池光電轉換效率的最高紀錄，是新南威爾士大學PERL結構太陽電池創造的24.7%。其技術特點包括：硅表面磷摻雜的濃度較低，以減少表面的復合和避免表面“死層”的存在；前后表面電極下面局部采用高濃度擴散，以減小電極區復合并形成好的歐姆接觸；通過光刻工藝使前表面電極變窄，增加了吸光面積；前表面電極采用更匹配的金屬如鈦、鈀、銀金屬組合，減小電極與硅的接觸電阻；電池的前后表面采用SiO2和點接觸的方法以減少電池的表面復合。但是，該技術目前還沒有實現產業化。
除了PERL技術以外，還可以采用其它技術提高轉換效率。如BP Solar的表面刻槽絨面電池和背電極（EWT）穿越技術。前者主要是通過激光刻槽工藝減小正面電極的寬度，增加太陽光的吸收面積，規模化生產已能實現18.3%的效率；后者通過在電池上進行激光打孔，將正面的電極引到背面，從而增大了正面的吸光面積，能夠實現21.3%的效率。
薄膜太陽能電池
晶硅太陽能電池效率高，在大規模應用和工業生產中仍占據主導地位。但由于硅材料價格比較高，想大幅度降低其成本是非常困難的。為了尋找晶硅電池的替代產品，成本更低的薄膜太陽能電池應運而生。主流的薄膜電池有硅基薄膜電池、碲化鎘 (CdTe)薄膜電池、銅銦鎵硒（CIGS）薄膜電池三種類型。
硅基薄膜電池厚度僅為2微米，與厚度為180微米左右的晶體硅電池相比，硅材料的用量僅約為晶硅電池的1.5%，成本低廉。按照包含PN結數量的不同，硅基薄膜電池分為單結電池、雙結電池以及多結電池，不同的PN結可以吸收不同波長的太陽光。目前單結電池的最高效率可達7%，雙結可達10%。
由于材料吸光率好，碲化鎘薄膜電池的轉換效率比硅基薄膜電池要高一些，目前效率可達12%。但元素鎘具有致癌作用且碲的天然儲量有限，該電池長期發展受到一定的制約。
銅銦鎵硒薄膜電池被認為是高效薄膜電池的未來發展方向，可通過制造工藝的調整提高對太陽光的吸收率，從而使得轉換效率得到提升。目前，實驗室的轉換效率可達20.1%，產品效率可達13－14%，是所有薄膜電池里面最高的一種。
第三代電池
第三代電池理論上可以實現較高的轉換效率。現階段除了聚光電池外，大多數還處于實驗室研究階段。
聚光電池一般采用III-V族半導體材料，主要是因為III-V族半導體具有比硅高得多的耐高溫特性，在高照度下仍具有高的光電轉換效率，而且多結的結構使它們的吸收光譜和太陽光光譜接近一致，理論上的轉換效率可達68%。目前使用最多的是由鍺、砷化鎵、鎵銦磷3種不同的半導體材料形成3個PN結。若是進行規模化生產，效率可達40%以上。
太陽能電池經封裝成為太陽能組件，不同太陽能電池的應用取決于自身特點與市場需求的發展。早期的太陽能主要應用于通訊基站和人造衛星等，后來逐漸進入民用領域，如太陽能屋頂。在這些場景下，安裝面積小，能量密度需求高，因而晶體硅組件占據了主要的市場份額。隨著大型太陽能荒漠電站以及光伏建筑的發展，綜合成本逐漸取代能量密度成為了考慮的重要因素，薄膜電池的應用呈現上升趨勢。除此之外，不同技術的應用還受使用環境、氣候條件等其他因素的影響。
太陽能光伏技術的應用
要把太陽輻射轉化為可供人們使用的電力，需要一套完整的太陽能光伏系統。太陽能光伏電池是太陽能光伏系統的重要組成部分，是整個系統的基礎。除此之外，光伏系統還包括逆變器、蓄電池、監控器、配電系統等。
光伏系統的分類與組成
根據是否并網，太陽能光伏系統分為離網系統與并網系統兩大類。離網系統又可分為獨立光伏系統與混合供電系統。
獨立光伏系統一般在通信基站、太陽能路燈、偏遠山區供電等場合，全部采用太陽能作為能源供應。系統組成主要包括太陽能組件、逆變器、控制器、蓄電池、配電系統、防雷接地系統等，其中，儲能裝備（蓄電池）與控制器是影響系統成本與壽命的關鍵因素。混合供電系統除了太陽能電池外，還包括油機或者風機等，采用太陽能與其他能源共同作為能源供應。
并網技術一般應用在太陽能屋頂和大規模的光伏電站。并網光伏系統不需要儲能設備，成本較低，主要組成包括太陽能組件、逆變器、配電系統、防雷接地系統、監控系統等。目前，并網系統占所有太陽能應用的80%。
光伏發電的其他技術
除了太陽能光伏電池技術之外，逆變技術、并網技術、儲能技術、智能監控技術等技術都關系到太陽能光伏發電系統應用與發展。原因在于：第一，太陽能電池的輸出功率會隨著陽光輻射強度的變化而變化，具有間歇性的特點，而且，大規模并網會對電網造成沖擊，做好并網控制與孤島保護十分關鍵。第二，太陽能組件輸出電流為直流電，需要經逆變器逆變為交流電，對逆變電能質量要求比較高。第三，組件功率輸出受溫度、陰影遮蔽等因素的影響，會出現光伏陣列功率失配的問題，因而系統監控與報警系統是重要的技術環節。最后，由于大多數光伏電站處在偏遠的地區，遠程控制技術也非常重要。
我國在太陽能組件生產的質量與規模上已經處于世界領先的位置。從整個產業鏈來看，高利潤點集中在了硅材料提純、逆變器與監控系統、光伏裝備制造等技術含量高的環節。如何在這些關鍵的技術點上取得突破，是我國光伏產業面臨的挑戰。
太陽能光伏發電的現狀與前景
由于成本較高，從該技術的產生到上世紀末，太陽能光伏發電一直沒有得到大規模的發展。進入新世紀，隨著發電效率的提高以及成本的快速下降，太陽能光伏發電技術迎來了快速發展，裝機容量逐年遞增。全球年總裝機容量從2000年的1.4GW上升到2009年的22.8GW。其中，以德國、意大利、西班牙為代表的歐洲國家是最大的消費市場。歐盟還計劃到2020年，將太陽能發電占所有電力供應的比重提高到12%。中國、印度等發展中國家也推出了太陽能發展計劃。除了太陽能通信基站、太陽能屋頂、太陽能電站的應用外，太陽能光伏發電也已廣泛地應用到各種移動終端設備的供電中。
作為一種輔助能源和補充能源，太陽能光伏技術已經迎來了高速的發展，發電成本也在迅速下降。隨著技術的進步，太陽能作為一種清潔能源、可再生能源，必將成為可持續發展的重要能源之一。
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