Принцип работы солнечных электростанций лежит в процессе преобразования солнечной энергии в электрическую энергию. Этот процесс принято называть фотоэлектрическим эффектом, так как солнечная энергия попадает на полупроводники, которые позднее стали называть фотоэлектрическими элементами, преобразуется в электрическую.

Данное открытие было зафиксировано в 19 в. физиком Беккерелем, а позже Эйнштейн полностью описал данный вид получения электроэнергии.

Фотоэлемент представляет собой два слоя полупроводника имеющих разную проводимость. С обеих сторон к этим полупроводникам припаиваются контакты для подключения в цепь. Слой полупроводника с n проводимостью является катодом, а слой с p проводником - анодом.

Проводимость n называют электронной проводимостью, а слой p дырочной проводимостью. За счет передвижения «дырок» в p слое во время освещения, создается ток. Состояние атома потерявшего электрон называется «дырка». Таким образом, электрон перемещается по «дыркам» и создается иллюзия движения «дырок».

В действительности «дырки» не передвигаются. Граница соприкосновения проводников с разной проводимостью называется p-n переходом. Создается аналог диода, который выдает разность потенциалов при его освещении. Когда освещается n проводимость, то электроны, получая дополнительную энергию, начинают проникать сквозь барьер p-n перехода.

Число электронов и «дырок» меняется, что приводит к появлению разности потенциала, и при замыкании цепи появляется ток. Величина разности потенциала зависит от размеров фотоэлемента, силы света, температуры, технологии производства, материала фотоэлементов.

На территории Украины в разных частях и разных территориях будет разная выработка электроэнергии, в связи с неравномерным притоком солнечной радиации. Интенсивность излучения зависит от географической широты, влажности, облачности, высоты над уровнем моря и др. На карте инсоляции (от латинского in — «внутрь» + sōl — «солнце») обозначено количество солнечного излучения, приходящегося на единицу площади (квадратный метр) за период времени (обычно за год) в конкретной географической точке.

Географическое расположение Украины даёт хорошие показатели по солнечному излучению, и выработке солнечной станции. Страны Европы расположены в менее благоприятных условиях, но используют солнечную энергию намного больше.

Для максимальной эффективности преобразования энергии, нужно чтобы солнечные лучи падали на поверхность фото панели под прямым углом, а не скользили под углом. Для этого нужно направлять солнечные панели на юг, допускается в сторону юго-востока или юго-запада. В теории оптимальный угол наклона который за весь год сделает вам самое большое количество кВт/ч - это угол широты. Однако это идеализированная модель. Зимой инсоляция маленькая (0,8 кВтч/м2) и такой угол нам не даст большого прироста, а летом солнечного излучения намного больше (>5 кВтч/м2), что в сумме за год получим больше, так как мы сгенерируем электроэнергию по максимальным показателям, а не по усреднённым. Для Украины оптимальный угол наклона фотоэлектрических панелей находится в пределах 35-40 градусов.

Солнечная панель состоит из фотоэлектрических модулей (Module), которые в свою очередь состоят из последовательно соединённых фотогальванических ячеек (Cell). Фотоэлектрическая панель чаще всего состоит из 36-72 фотогальванических ячеек и вырабатывает 160-340 Вт при стандартных условиях. Последовательно соединённые панели образуют стринг (String), параллельно соединённые стринги образуют массив (Array) параллельно соединённые массивы - фотоэлектрический генератор.

КПД солнечных батарей – это показатель, какое количество солнечной энергии, попавшей на поверхность солнечной панели, будет преобразовано в электрический ток. Во многом КПД определяется технологией изготовления и качеством используемого полупроводника. Наибольший КПД имеют монокристаллические солнечные панели (в среднем – 20-22%), затем следуют поликристаллические (порядка 15-18%), а затем – гибкие аморфные (зависит от используемого полупроводника, показатель может колебаться от 7 до 15%).

Если достаточно места для расположения фотопанелей, рекомендуется ставить поликристаллические модели, так как монокристаллические стоят намного дороже. То есть если расположить больше поликристаллических панелей станция выйдет той же мощности что могла бы быть из монокристалла, но по цене выйдет дешевле.

Солнечные панели вырабатывают постоянный ток, а в розетке у нас течёт переменный ток, под который заточены практически все бытовые приборы. Чтобы получить переменный ток нужно его преобразовать с постоянного. Для этого служит сложный электронный прибор - инвертор. Он из постоянного тока с помощью мощностной электроники делает аппроксимацию синусоиды, и на выходе мы получаем модифицированную ступенчатую синусоиду переменного тока, которая вполне достаточна для использования в сети.

Существуют 1 фазные и 3 фазные инверторы которые соответственно подключаются в 1 фазную или 3 фазную сеть.