我们知道日照量和负荷大小均会影响太阳电池的输出功率，那么怎样才能构筑高效而又不浪费的太阳电池系统呢？下面介绍构成太阳电池板的元件形状和材料，以及与连接太阳电弛板和负荷的电源电路相关的最佳设计基础知识。
1、构成太阳电池板的元件和材料
太阳电池的电流与单元面积或单元并联数成正比，电压则依赖于单元的种类和单元串联数。例如，制造一块2A的太阳电池，只要从8A的单元剪下1/4块就行了。太阳电池板是将多个单元封装在一起的模块化结构，其构造不难理解。
(1)发电效率与单元的外形有关
在表面积相等的情况下，矩形单元比圆形单元的发电效率高。太阳电池单元的性能可分别用电流和电压来表示，电压依赖于单元的半导体性能，而电流与其面积成正比。因此，在作模块化考虑的时候，更注重面积。使用矩形的单元，可令单元间间隙最小。
早期的太阳电池使用单晶硅，而单晶硅是长的柱状物，其截面为圆形。可以想象，多个圆形拼成的平面，不能发电的间隙是较大的。
现在的太阳电池使用多晶硅，多晶硅为矩形柱，其截面为矩形，最适合用作太阳电池单元，由其构成了主流的蓝色多晶硅太阳电池。
(2)阵列组成
所有看似复杂的太阳电池阵列，都是由一个个单元串、并联，再加入附加电路组成的。如下图所示，先将单元串联成组，再把组串联成板，然后由板串联成行，最后由行并联成阵列。
(3)输出特性
如下图所示，单元的I-V特性类似将二极管的I-V曲线沿X轴上下翻转后的形状。其中，发电的范围称为第一象限，反电压象限为第二象限，反电流象限为第四象限。
太阳电池的特性和二极管相似：加上正向电压，就会产生正向压降：加上反向电压，在转折点处就会产生雪崩击穿。除发电的第一象限外，其余两个工作象限就是这种情形。
下左图是无光照（全暗）情况下的I-V特性，一旦有光照，I-V特性就变成下右图那样，开始发电。
(4)第二、四象限的实
验处于黑暗状态的单元，从外部流人电流，工作在反向电流的第四象限，其正向压降和电流的积转化为热能。如果用红外摄像机观察，可见单元整个表面微热，可以利用这一特性来融化表面积雪。
而工作在反向电压的第二象限，可观察到单元边缘温度急剧升高，这种温升会损坏各单元间的树脂。
2、背阴或缺陷状态下的对策
（1）把背阴的单元用二极管旁路
上图是在日照下所有单元都受光照而发电时的I-V曲线。但是。若其中有相对背阴或损坏的单元，则该单元与其他健全的单元群相比就变成了一个小电流源（电流变小或为零），起到了在串联电路中对整个单元群限流的作用，最终令发电量大幅降低（参见中图）。
为了避免这种情况，以数个单元—20个单元为一组，并联一个二极管（下图），称为旁路二极管。
这种用二极管分隔单元列的方法叫分组。因为旁路二极管会产生电压降，故阵列的工作电压会降低。降低的数值为二极管正向压降与分组数的积。
(2)单元串、并联时的I-V特性
这里只考虑把～致性良好的单元串、并联的情况。串联单元群的电流特性(Ipm、Isc)没有什么变化，而电压特性变成Vpm、VOC乘以串联数N（参见上图）。并联单元群的电压特性(Vpm、Voc)不变，而电流特性变成Ipm、Isc乘以并联数N（参见下图）。
最外层曲线与负荷电阻线的交点，即是大阳电池阵列的工作点（见上图a）。在进行最初设计时，只需在众多工作点中考虑最大功率点。来自单元群的最大功率是合成Vpm和合成Ipm的积（面积），如果以此为目的，则仅用图23那样的方形组合就行了。对于多晶硅太阳电池，最外层的工作点，往往看作是在虚线上移动（见下图b）。
(3)背阴时单元的动作
如果一部分单元处于背阴状态，就拉了同一行的串联单元群的后腿，使输出电流减小。
(4)装有旁路二极管的单元群的动作
如下左图、下右图所示，当单元群分组并联旁路二极管后，背阴的单元组被旁路，整个单元群只减少～个单元的电流。
虽然旁路二极管和隔离二极管会产生电压降，坦对于单元串联数多的单元群来说，该电压降可以忽略。
对于含有部分缺陷（背阴、损坏）单元的单元群，要直观最大功率点与工作电压及工作电流的关系是困难的。这是因为，在考虑I-V特性和P-V特性的同时，还要考虑旁路二极管的工作。
3．负荷大小与发电效率密切相关
(1)输出特性和负荷的关系
1)工作点与功率与负荷线的交点称为工作点。上图是恒压恒流电源cvCC的负荷线Ra，工作点的功率是设定电流Iaet与Ra交点处的IV积。由于电气的供需同时性，产生的功率和消耗功率在交点处重合。在这一点上，太阳电池和cvcc是相同的，参见下图。
2)电流限制线以Ra线为例。CVCC电源的Ra线与由旋钮设定的电流限制线相交，显示恒流特性。Ra线稍稍倾斜一点，负荷电流不变。大阳电池也是一样，假如日照恒定，电流基本不随Ra线的倾斜而变化。下图中，日照量与上图中cvcc的限流旋钮的作用相当。
3)电压限制线以Rc线为例。CVCC电源的Rc线与旋钮设定的电压限制线相交，显示恒压特性。Rc线略有倾斜，电压不变。太阳电池也一样，如果温度恒定，电压基本不随Rc线的倾斜变化。下图中，太阳电池的温度与上图中CVCC的限压旋钮的作用相当。
4)最大功率点负荷电阻变大，Rb线就靠近X轴，此时，CVCC和太阳电池都显示恒压特性。反之，负荷电阻变小，Rb线就靠近Y轴，此时，显示恒流特性。也就是说，最大功率点即是恒压和恒流特性的交叉点。该点是所有工作点中功率最大的点，称为最大功率点。
5)太阳电池和直流稳压电源的不同两者有类似点，也有不同点。大阳电池具有较大的寄生电阻，其等效电路如下图所示。
现实中的恒压源和恒流源，其特性都有少许倾斜。以恒压源的代表干电池为例，受其内阻的影响，是不能应用在大电流场合的。
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