硅有一些特别的化学特性，尤其是它的晶体结构。硅 原子 含有 14 个电子，排列在三个不同的核外电子层中。距离原子核近的头两个电子层完全填满。而外层电子则处于半满状态，只有四个电子。硅原子始终会想方设法填满外面的电子层（即希望有八个电子）。为此，它会与相邻硅原子的四个电子共享自身的电子，这就好比每个原子与周围原子握手一样，只是在这种情况下，每个原子有四只手与四个邻居相握。这就形成了晶体结构，该结构对于这种类型的光伏电池具有重要的意义。然而，国内光伏装机的快速增长，对电网系统的并网消纳带来了新的挑战，特别是西北等区域弃光限电等问题开始逐步凸显。  

现在，我们已经了解了纯晶体硅。纯硅是一种性能很差的导体，因为它的电子不能像铜这样的导体中的电子那样自由移动。硅中的电子被全部锁在晶体结构中。太阳能电池中的硅结构已经过稍稍调整，以便它能作为太阳能电池来工作。

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单晶硅并非光伏电池中使用的材料。电池材料中还采用了多晶硅，尽管这样生产出来的电池不如单晶硅电池的，但可以降低成本。此外，还采用了没有晶体结构的非晶硅，这样做同样是为了降低成本。使用的其他材料还包括***化***、硒化铟铜和。由于不同材料的带隙不同，因此它们似乎针对不同的波长或不同能量的光子进行了“调谐”。一种提的方法是使用两层或者多层具有不同带隙的不同材料。带隙较高的材料放在表面，吸收较高能量的光子；该控制系统结构简单，试验结果表明该控制系统能实现单位功率因数输出，且输出电流的谐波含量低。而带隙较低的材料放在下方，吸收较低能量的光子。这项技术可大大提。这样的电池称为多接面电池，它们可以有多个电场。

另外，使用电池时还需要安装充电控制器。如果能够妥善使用电池，避免过度充电或过度消耗，那么电池的寿命会长得多。这正是充电控制器要做的工作。一旦电池充满电，充电控制器就不再允许电流从光伏模块继续流入电池中。同样，一旦电池电量消耗到一定水平（通过测量电池电压来控制），很多充电控制器将不允许更多的电流继续从电池流出，直至对电池进行重新充电。充电控制器的使用对延长电池寿命起到了重要作用。  

另一个问题是，由光伏模块产生的电以及从电池中提取（如果您选择使用电池）的电都是直流电，而电网所供应的电（以及您房间中各种家用电器使用的电）是交流电。因此您需要一个换流器，这是一种能将直流电转换为交流电的设备。大多数大型换流器还允许您自动控制系统的工作方式。有些名为交流模块的光伏模块实际上在每个模块中内置了一个换流器，因而无需使用大型的集中型换流器，并简化了接线问题。其运行模式是在有太阳辐射的条件下，光伏发电系统的太阳能电池组件阵列将太阳能转换输出的电能，经过直流汇流箱集中送入直流配电柜，由并网逆变器逆变成交流电供给建筑自身负载，多余或不足的电力通过联接电网来调节。