太陽光電能是乾淨、無污染且隨處可得的能源，而且是取之不盡、用之不竭。在化石能源逐漸短缺的今日，選擇太陽光電能作為替代能源是解決能源危機的途徑之一。為了有效運用太陽光電能，詳細瞭解太陽光電池的相關原理及特性乃是當務之急，因此本文即針對這方面的知識作一整理及介紹。

　　在整個太陽光電能供電系統中，太陽光電池是最基本且最重要的部份，我們必須根據應用場合挑選適當的太陽光電池。在眾多太陽光電池中較普遍且較實用的有單晶矽太陽光電池、多晶矽太陽光電池及非晶矽太陽光電池等三種，本文中也將以這三種太陽光電池為討論的重點。單晶矽太陽光電池、多晶矽太陽光電池及非晶矽太陽光電池都各有其優缺點，且適用的場合也不一樣，設計者必須瞭解各種太陽光電池的優缺點，挑選適當的種類。在探討各種太陽光電池的優缺點之前，本文首先介紹太陽光電池的光電轉換原理，使讀者對太陽光電池有基本的瞭解，然後進一步的分析各種太陽光電池彼此的差異及各自的優缺點。

　　由於太陽光電池的輸出功率會受日照強度、溫度、元件老化及光電材料等因素影響，且為了讓太陽光電池發揮最大的功能，因此必須控制太陽光電系統的功率級，使其能在各種不同工作環境下自太陽光電池汲取最大功率，此控制方法即所謂的最大功率追蹤法。最大功率追蹤法在許多文獻中[8]-[20]都有相關的探討，不同的方法其複雜程度及效能各有所差異，因此必須根據應用場合選擇適當的最大功率追蹤法。探討如何做最大功率追蹤控制時，必須先對太陽光電池的輸出功率與溫度、日照強度及負載之間的關係有所瞭解，然後也才能選擇適當的方法做最大功率追蹤。

　　太陽光電池主要功能在將光能轉換成電能，這個現象稱之為光伏效應（photo voltaic effect）[1],[2]。光伏效應在19世紀即被發現，早期用來製造硒光電池，直到電晶體發明後半導體特性及相關技術才逐漸成熟，使太陽光電池的製造變為可能。太陽光電池之所以能將光能轉換成電能主要有兩個因素：一是光導效應（photo conductive effect），二是內部電場，因此在選取太陽能電池的材料時，必須要考慮到材料的光導效應及如何產生內部電場。本節中將對材料的選取、光導效應及內部電場加以說明。

　　光照射在物質上時，部份的光會被物質吸收，部份的光則經由反射或穿透等方式離開物質，選取太陽光電池材料的第一考量就是吸光效果要很好，如此才能使輸出功率增加。選取太陽光電池材料的第二考量是光導效果，欲選取光導效果佳的材料首先必須瞭解太陽光的成分及其能量分佈狀況，進而找出適當的物質作為太陽光電池的材料。圖2.1（節錄自參考文獻[1]）是太陽光經過不同大氣厚度時其能量分佈的狀況，AM為計算大氣厚度的單位，AM0是太陽光進入大氣層前的原始狀況。由圖可看出太陽光在進入大氣後，某些成分會被大氣層濾掉，因此太陽能電池在太空中使用或是在地表上使用將會有不同的考量。根據太陽光能量的分佈而找出光導效果最好的物質為矽或Ga-As等半導體材料，矽由於含量豐富且相關技術都相當成熟，因此實用的太陽光電池都是以矽為主要原料[5]-[7]。