太阳能是光能转换成电能，还是热能转换成电能？原理是怎么样的？

这个题目问得有歧义。

太阳能作为一次能源，有两种利用途径。一种是利用大型镜面阵列将太阳光聚焦起来，形成直接加热的效果。这显然利用的是太阳能的热能作用，后续转换为电能与其它化石能源的原理无本质区别。

另一种可能是题主真正想问的，太阳电池，光伏器件。

顺便插一句，上回在基金委讨论这个术语时我也在场，当时多数人认为solar cell的标准翻译应是太阳电池，而不是太阳能电池，所以后来基金委的官方行文都采用了前者。

太阳电池又分为基于传统半导体，硅基的电池，和现在许多新型的激子型电池，这两种。

前面一种最典型的模型就是Shockley-Queisser热机模型，也就是下面这篇：

这个模型的基础逻辑很简单，将太阳辐射作为6000K的黑体辐射源，也就是高温热源，太阳电池作为工质，自然环境作为低温热源，就可以在不考虑具体工质的情况下，给出理想热机的效率。我们现在讲的那些光电转换效率PCE的极限，都是基于SQ模型算出来的，即SQ极限。

这个模型的假设在于，我们要已知一个半导体的gap大小，然后导带是连续的，采用最简单的三维自由电子气态密度，所有高能激发都是先弛豫再退激发。有了这些假定，剩下的就变成一道简单的量子统计作业题。

显然，对于许多新型太阳电池而言，上述假设是不适用的。比如导带连续这一点，对于分子材料来说不适用，分子轨道是分离的。自由电子气也不适合于离子型材料，比如钙钛矿。所以就需要探索新的光电转换机理，主要就是把太阳光真正看成光，而不是热。

大家可能会觉得，太阳光既然叫光，它当然是光啊，这不是废话吗？但这就像我们说红外光也是光、电磁波也是光一样，每个人随时随地都在发光（红外线），你就觉得这个图像很奇怪。

这里涉及到一个定义问题。我们说什么是“热”，如果按传统热力学，原子无规振动叫热，那么热和光就没有什么关系，红外线测温仪就不应该叫温度计。但是按现代的定义，热是无法被人类有效操控的能量形式，那么无法被有效操控的光，就是一种热。

由于太阳光是非相干光源，人类很难对其进行什么有效操控，所以一般器件物理学家更喜欢将其作为热源，而不太喜欢将其当作光源。

但在分子材料，比如有机太阳电池中，情况就不同了。因为分子的能级或轨道是分离的，其对太阳光的吸收集中在某个特定频段，这个频段可以根据需要，在分子上修饰不同基团来改变，这就在一定程度上实现了对光吸收的调控。这时，太阳作为光源的价值就体现出来。

我们将这一类新型太阳电池看作激子型电池，由于较小的介电常数，这些激子的空间范围较窄，电子与空穴间的库伦吸引力较强，光生激子的寿命相当可观，是一个可观测量。所以不同于传统半导体，这类新型材料中，我们可以通过超快光学的手段清晰捕捉到激子拆分成电子-空穴对的完整过程，光电转换变成了一个可被深入研究的重要课题。

在此背景下，传统的SQ热机模型不再适用。很多学者提出用量子热机来理解它们，我自己也提出过一些相关模型。

现在的光电转换机理研究已经变得极其丰富，够写好几本教材了。其中包含了众多的多体相互作用，激子、电子-空穴对（电荷转换CT态）、自由载流子等。考虑了自旋，还有单线态、三线态，以及单线态裂分中的三线态对、五线态等。考虑了自由基，还有双线态等。

光电转换也不再是单纯将太阳当成一种能源，它还可以实现复杂的功能性。比如正在实现商业化的半透明薄膜，涂在建筑玻璃上能有效吸收紫外、透过可见光等。还有用于各种传感器等，功能日趋成熟。

光电是一个庞大的领域，也是我国科技界少有的领跑世界的研究方向，它应该很快就能反哺到我们的生活了。

你这两个都可以做。不过太阳能电池是直接光能到电能。要彻底理解的话，需要你有一点固体物理学的知识。你可以学习一下什么叫能带就明白了。