太阳能光伏

太阳能交流发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成；太阳能直流发电系统则不包括逆变器。[8]

• 生產過程

  太陽能板的原材料和電腦芯片原材料一樣。大量生產過程中需要大量能源，有毒有害化學物質。化學物質主要靠工廠所在地法律法規管控。某些太陽能工廠已經安裝太陽能系統，用太陽能系統產生的清潔能源生產太陽能板。

• 對電網的影響

  截至2017年12月，澳洲東部昆士蘭州有超過31%居民擁有屋頂太陽能系統，平均安裝功率超過3.5千瓦（世界第一）。但是高太陽能系統普及率也給電網電壓帶來問題。居民區中午用電量低，主要以出售電力給電力公司為主。傳統電網並沒有考慮雙向電力輸送。在居民區電力大額傳輸回電網的時候，電壓會逐步抬高，而且可能超過電器設備可承受範圍[9]。科學研究已經有方法解決這種問題，但是都有各種成本考慮，例如，在中壓電網額外增加電壓控制裝置。

對於其他國家或地區的啟示：沒有系統性的分析和規劃，單一鼓勵促進太陽能在居民區的普及會帶來新的風險。更好的方式之一是，通過稅收或其他鼓勵措施，促進工業和商業用戶的太陽能系統安裝。因為工商業用戶主要用電高峰經常在白天，太陽能系統在日照白天發電，補充工商業用電，降低工商業對電網的壓力。

• 對能源投資和電費管理的影響

  現實生活中的問題經常複雜多變，原因錯綜複雜。對於能源投資和電費管理也是同樣的道理，沒有適合每個方案的萬用靈丹。太陽能系統投資也許是很好的選擇，如果：當地陽光充足，電價較高而且持續漲價，政府通過財政或金融方式大力支持，電力可賣回給電力公司 （澳洲和德國）。投資回報經常是能源投資的主要考量。但是系統性的檢查，評估和分析，也許會發現，在目前市場條件下，一套綜合性的方案是最合適的。例如，通過房屋建築能效提高[10]，既有设备运行的改善[11]，和太阳能系统投资[12] ，可能會提供業主最好的投資回報[13]。

自1977年以来晶体硅太阳能电池的每瓦价格历史

1977年，晶体硅太阳能电池价格为76.67美元/瓦。[21]

尽管由于德国和西班牙的慷慨补贴和多晶硅短缺导致早在2000年代初期，批发模块价格在3.50美元/瓦至4.00美元/瓦之间保持稳定，但在2008年市场崩盘后，西班牙补贴突然终止，需求崩溃，价格迅速降至2.00美元/瓦。尽管收入下降了50%，但由于创新和成本降低，制造商仍能保持正面运营利润。2011年底，晶体硅光伏模块的出厂价格突然跌破了1.00美元/瓦的大关，这让许多行业内的人感到意外，导致世界范围内许多太阳能制造公司破产。1.00美元/瓦的成本在光伏行业通常被视为实现光伏发电网络平价的里程碑，但大多数专家不认为这个价格点是可持续的。技术进步、制造工艺改进和行业重组可能意味着进一步降低价格是可能的。[22] Solarbuzz集团监测的太阳能电池的零售平均价格从2011年的3.50美元/瓦下降到了2011年的2.43美元/瓦。[23] 到2013年，批发价格已降至0.74美元/瓦。[21] 这被引用为支持“斯旺森定律”的证据，这个观察类似于著名的摩尔定律，它声称随着行业产能翻倍，太阳能电池的价格下降20%。 [21] 弗劳恩霍夫研究所将“学习率”定义为随着累积产量翻倍的价格下降，1980年至2010年间下降了约25%。尽管模块的价格下降迅速，但当前逆变器的价格下降速度要低得多，在2019年占到每千瓦峰功率成本的61%，而在2000年代初仅占四分之一。[24]

请注意，上述价格是裸模块的价格，另一种看待模块价格的方式是包括安装成本。根据美国太阳能产业协会的数据，2006年家庭屋顶光伏模块的安装价格从每瓦9.00美元下降到2011年的每瓦5.46美元。包括工业安装支付的价格，全国平均安装价格降至每瓦3.45美元。这比世界其他地方要高得多，在德国，家庭屋顶安装的平均价格为每瓦2.24美元。据认为，这种成本差异主要基于较高的监管负担以及美国缺乏国家太阳能政策。[25]

截至2012年底，中国制造商的最便宜模块的生产成本为每瓦0.50美元。[26] 在某些市场，这些模块的分销商可以获得可观的利润，以工厂门市价购买，然后以市场支持的最高价格出售（“基于价值定价”）。[22]

在加利福尼亚州，2011年太阳能光伏达到了网络平价，通常定义为光伏发电成本在零售电力价格之下（尽管通常仍高于煤炭或燃气发电的电厂价格，未计算分布和其他成本）。[27] 2014年，在19个市场中实现了网络平价。[28][29]

AWM慕尼黑ETFE气垫光伏

电力的平均成本（LCOE）是每千瓦时的成本，基于项目寿命周期内分摊的成本，并被认为是比每瓦价格更好的衡量可行性的指标。LCOE根据地点的不同而大不相同。[22] LCOE可以被视为客户为了使公用事业公司在新发电站投资上达到盈亏平衡所必须支付的最低价格。[30][31] 当LCOE降至与传统本地电网价格相似时，大致实现电网平价，尽管实际上计算不是直接可比的。[32] 2011年，加利福尼亚的大型工业光伏装置已实现电网平价。[33][32] 到那时，屋顶系统的电网平价仍被认为遥不可及。[32] 许多LCOE计算被认为不准确，并且需要大量假设。[22][32] 模块价格可能会进一步下降，太阳能的LCOE可能会相应下降。[34]

因为能源需求在一天之内上升和下降，而太阳能受到太阳落山的限制，太阳能公司还必须考虑为电网提供更稳定的替代能源供应的额外成本，以稳定系统，或以某种方式储存能源（目前的电池技术不能储存足够的电能）。这些成本没有纳入LCOE计算，特殊的补贴或优惠也没有纳入其中，这可能会使购买太阳能更有吸引力。[35][36] 太阳能和风能发电的不可靠性和时间变化是一个重大问题。这些不稳定的能源来源过多可能会导致整个电网的不稳定性。[37]

截至2017年，美国太阳能电厂的电力购买协议价格低于0.05美元/千瓦时，在一些波斯湾国家的最低报价约为0.03美元/千瓦时。[38] 美国能源部的目标是实现太阳能光伏的电能LCOE为每千瓦时0.03美元的水平。[39]