Modulele fotovoltaice utilizeaza energia luminoasa (fotoni) de la soare pentru a genera electricitate prin efectul fotovoltaic. Majoritatea modulelor utilizeaza celule pe baza de silicon cristalin sau celule subtiri ce constituie mai multe panouri solare.
Elementul structural (de incarcare a sarcinii) al unui modul poate fi: fie stratul superior, fie stratul din spate. Celulele trebuie, de asemenea, protejate impotriva deteriorarii mecanice si a umiditatii. Cele mai multe module sunt rigide, dar cele semi-flexibile bazate pe celule subtiri sunt disponibile. Celulele trebuie sa fie conectate electric in serie, unul cu celalalt. In exterior, majoritatea modulelor fotovoltaice folosesc conectori tip MC4 pentru a facilita conexiunile usor rezistente la intemperii.
Modulele de conectare electrice sunt realizate in serie pentru a atinge o tensiune de iesire dorita si, in paralel, pentru a asigura o capacitate curenta dorita. Conductoarele care conduc curentul de pe module pot contine argint, cupru sau alte metale de tranzitie. Diodele de bypass pot fi incorporate in exterior pentru a maximiza iesirea sectiunilor modulelor care sunt inca iluminate.
Unele module fotovoltaice speciale includ concentratoare in care lumina este focalizata de lentile sau oglinzi pe celule mai mici. Acest lucru permite utilizarea celulelor cu un cost ridicat pe unitate de suprafata (cum ar fi arsenid de galiu) intr-un mod rentabil.
Randamente
In functie de constructie, modulele fotovoltaice pot produce energie electrica dintr-o gama larga de frecvente de lumina, dar de obicei nu pot acoperi intregul interval solar (in special ultraviolete, infrarosii si lumina scazuta sau difuza). Prin urmare, o mare parte din energia incidenta a luminii solare este risipita de modulele solare si ele pot da eficienta mult mai mare daca sunt iluminate cu lumina monocromatica. Prin urmare, un alt concept de proiectare este de a imparti lumina in diferite lungimi de unda si directionarea grinzilor pe diferite celule reglate la acele intervale.
Acest lucru a fost proiectat pentru a creste eficienta cu 50%. Oamenii de stiinta de la Spectrolab, o filiala a companiei Boeing, au raportat dezvoltarea panourilor solare cu multi-jonctiune cu o eficienta mai mare de 40%, un nou record mondial pentru celulele fotovoltaice solare. Oamenii de stiinta Spectrolab prevad, de asemenea, ca celulele solare concentratoare ar putea obtine eficienta mai mare de 45% sau chiar 50% in viitor, eficienta teoretica fiind de aproximativ 58% in celulele cu mai mult de trei intersectii.
In prezent, cea mai buna rata de conversie a soarelui (eficienta modulului solar) este de aproximativ 21,5% in noile produse comerciale in mod obisnuit mai mici decat eficienta celulelor izolate. Modulele solare cele mai eficiente in masa au valori ale densitatii de putere de pana la 175 W / m2 (16,22 W / ft2).
Cercetarile efectuate de Colegiul Imperial din Londra au aratat ca eficienta unui panou solar poate fi imbunatatita prin studierea suprafetei semiconductoare care receptioneaza lumina cu nanocilindri de aluminiu asemanatori cu crestaturile de pe blocurile Lego.
Lumina imprastiata calatoreste pe o cale mai lunga in semiconductor, ceea ce inseamna ca mai multi fotoni pot fi absorbiti si transformati in curent. Desi acesti nanocilindri au fost folosititi anterior (aluminiul a fost precedat de aur si argint), imprastierea luminii a avut loc in regiunea infrarosie apropiata si lumina vizibila a fost absorbita puternic.
