几乎我们所有的发电方法基本上都是一样的。燃煤、核能和天然气发电厂将水煮沸产生高压蒸汽，使“蒸汽轮机”中的发电机旋转。我们打算在Brattleboro建造的以木屑为燃料的热电联产(CHP)工厂也是这样工作的。当然，在这些系统中使用的热源是非常不同的——每个系统都有自己的环境和健康问题——但它们实际上产生电力的方式从根本上是相同的。水力发电厂利用水流的重力来转动一个类似的涡轮机，风车利用风力来做同样的事情。

只有一种完全不同的发电技术为电网提供了大量的电力:光伏，或将阳光直接转化为电能。值得一提的是，光伏电池无需移动部件就能发电。没有机械传动装置来润滑或磨损，基本上不需要维护。它们只是坐在那里，在阳光下，产生直流电能。

虽然PV电池的作用很简单，但其工作原理却相当复杂。这里有一个过度简化的过程:PV电池是由“半导体”材料制成的，比如硅半导体是一种材料，其导电性可以通过添加少量杂质来改变。在典型的硅光伏电池中，有两层略有不同的硅，由“电池结”隔开。在电池的一边，硅想要摆脱电子;另一边想要电子。

当光子照射到电池上时，硅中的电子就会被激发，其中一些电子就会跳过电池的结——但它们只能单向穿过结。结果就产生了电荷差，电池一侧的电子(电荷)比另一侧多。通过将一根导线连接到电池上，这种电荷差可以通过允许电子流过导线来平衡。这种电子流就是直流电(DC)，我们可以利用这种电流来工作，为电机供电，产生光等。

光伏电池被连接成“光伏模块”，这样每个电池产生的少量电流就会聚集成有用的电能。反过来，这些模块通常被组合成“光伏阵列”——有时是巨大的阵列，在阳光照耀时产生许多千瓦甚至兆瓦的电力。

最后，逆变器将直流电转换成交流电(AC)，可以运行标准的电气设备或通过特殊设备输入电网。

实用的光伏电池是在20世纪50年代由纽约贝尔实验室的科学家发明的。最初，成本非常高，每瓦峰值输出数千美元。光伏的第一个应用是在太空卫星上，在那里高成本不是一个问题。事实上，当地光伏专家理查德·戈特利布田园诗太阳能1957年，作为一名大学生，他在海军研究实验室工作，为先锋卫星安装光伏电池。

随着光伏组件制造的精简和电池效率的提高，成本下降了。到20世纪70年代，光伏发电在远程无线电中继站和海岸警卫队信号浮标等应用中变得实际起来。1983年，我为东北可持续能源协会组织了一次会议，“光伏:从研究到现实”，会议在剑桥的麻省理工学院举行。那时，一些先锋设计师已经将光伏阵列应用到房屋中。马萨诸塞州哈佛市太阳能设计协会的史蒂文·斯特朗(Steven Strong)设计了第一批这样的住宅，他仍然是太阳能住宅的主要设计师。

今天，全国有成千上万的家庭从光伏阵列中获得很大一部分(有时是全部)电力。其中许多是完全独立于公用电力的“离网”家庭。他们有电池组，所以照明和其他电子设备可以在夜间或非常多云的天气使用。在Brattleboro地区有几十座这样的房子。

其他使用光伏发电的家庭则是“并网”。这些家庭使用的不是电池，而是“净计量”系统，当阳光明媚时，光伏系统产生的电量超过了房屋运行所需的电量，就将电能输入电网。在有网络计量法的州，包括佛蒙特州、新罕布什尔州、纽约州和马萨诸塞州，当光伏系统产生过剩电力时，电表会反向旋转，公用事业公司实际上会以与你支付电力的零售价格支付给你。

尽管自20世纪80年代以来光伏成本已经下降了很多，但高昂的首次成本仍然是广泛使用光伏的障碍。对于一个并网光伏系统(不含电池)，在政府激励或税收抵免之前，目前的安装成本约为每峰值千瓦(kW)容量6000美元至12000美元。因此，一个4.5千瓦的住宅系统，每年将产生大约相当于一个典型家庭使用的电量，将花费在27,000美元到50,000美元之间。并网光伏系统有资格获得佛蒙特州、新罕布什尔州、马萨诸塞州、康涅狄格州和纽约州的现金补贴，以及30%的联邦税收抵免。

有关成本和补贴的更多信息，请联系安装商，如Richard Gottlieb或上周专栏中列出的公司之一。