Um módulo fotovoltaico é um agrupamento de células solares conectadas usadas para coletar energia da radiação solar. Cada célula é conectada eletricamente a esses módulos, que por sua vez são fundidos em um painel. Quando os painéis fotovoltaicos são instalados em vários locais, eles se tornam conhecidos como arrays. Esta matriz é conectada a um inversor e uma bateria para armazenamento da energia.
Infelizmente, esses módulos são suscetíveis a vários efeitos ambientais e, portanto, requerem proteção contra os elementos. Devido a isso, elas devem ser cobertas por vidro para ainda permitir que a radiação solar penetre nas células. Os módulos também são suportados por suportes feitos de metal, fibra de vidro ou plástico. Isso os mantém fortes contra ventos fortes.
A energia luminosa na forma de fótons é coletada pelo módulo fotovoltaico. Células de silício cristalino coletam esses fótons de uma faixa de frequências de luz. No entanto, dificuldades com o espectro infravermelho e ultravioleta limitam a eficiência dos processos. Os fótons impactam as células de silício e estimulam os elétrons. À medida que esses elétrons são excitados, a eletricidade é criada e armazenada ou enviada para uma rede elétrica.
Cada uma das conexões elétricas é colocada em série para obter a melhor saída de tensão e corrente possíveis. O superaquecimento das células causado pela sombra é evitado usando um sistema de diodos. Um módulo fotovoltaico também pode ser modificado usando um concentrador. Esta é essencialmente uma série de lentes e espelhos que podem reunir quantidades maiores de fótons e direcioná-los para planícies menores de células.
Os Laboratórios Bell desenvolveram a ideia de um módulo fotovoltaico baseado em silício em 1954. O primeiro dispositivo prático para coletar radiação solar e convertê-la em eletricidade foi construído por Daryl Chapin, Calvin Fuller e Gerald Pearson na instalação. A taxa de eficiência de conversão da luz solar foi de aproximadamente seis por cento. Isso significava que apenas uma pequena porção dos fótons que impactavam o módulo fotovoltaico realmente produziam eletricidade. Este tem sido um grande desafio para a indústria, tentando modificar o processo para aproveitar melhor os fótons e o espectro de luz do sol.
As células solares, mais comumente usadas na forma de matrizes fotovoltaicas, têm vários usos. Eles podem ser utilizados simplesmente para fornecer energia para pequenos dispositivos, como calculadoras ou iluminação de jardim. Caso contrário, grandes matrizes podem ser construídas em telhados e campos para produzir eletricidade que pode ser alimentada na rede elétrica para compensar o uso de outros recursos. Devido à longa vida útil da energia fotovoltaica, a NASA e outras agências espaciais usaram telhas solares para alimentar a maioria dos satélites e a Estação Espacial Internacional. Isso fornece uma fonte de energia infinita e uma solução que mantém esses objetos energizados e no lugar por um longo período de tempo.