并网光伏电站和与建筑结合的分布式并网光伏发电系统是光伏发电的主要利用方式。2010年，光伏发电总装机容量接近4000万千瓦，主要应用市场在德国、西班牙、日本、意大利，其中德国2010年新增装机容量700万千瓦。随着太阳能光伏发电规模、转换效率和工艺水平的提高，全产业链的成本快速下降。太阳能光伏电池组件价格已经从2000 年每瓦4.5美元下降到2010年的1.5美元以下，太阳能光伏发电的经济性明显提高。
薄膜太阳能电池是用硅、、等薄膜为基体材料的太阳能电池。薄膜太阳能电池可以使用质轻、价低的基底材料（如玻璃、塑料、陶瓷等）来制造，形成可产生电压的薄膜厚度不到1微米，便于运输和安装。然而，沉淀在异质基底上的薄膜会产生一些缺陷，因此现有的和铜铟硒太阳能电池的规模化量产转换效率只有12%到14%，而其理论上限可达29%。
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