Os painéis fotovoltaicos são conjuntos de células fotovoltaicas, ou células solares, que convertem a energia da luz solar em eletricidade. Como as células solares devem ser protegidas do meio ambiente, os painéis geralmente são contidos por uma estrutura de metal ou plástico e podem ter uma cobertura de vidro. Quando muitos painéis solares são usados juntos, a configuração é conhecida como matriz fotovoltaica ou sistema fotovoltaico.
Os painéis fotovoltaicos modernos usam células de filme fino, que são mais compactas e de custo mais baixo do que os designs anteriores. Existem dois tipos principais de tecnologia que podem ser usados em painéis solares, filme fino rígido e filme fino flexível. Em sistemas rígidos, todas as células solares de um painel são criadas diretamente sobre uma placa de vidro, que é laminada com outra placa de vidro. Em sistemas flexíveis, as células são criadas em um substrato flexível, como um filme de polímero isolante ou um material condutor.
As células solares nos painéis fotovoltaicos são interconectadas eletricamente, seja em série para uma tensão ideal ou em paralelo para uma capacidade de fonte de corrente ideal. Os painéis solares podem incluir células solares projetadas para converter energia luminosa de uma variedade de diferentes frequências de luz em eletricidade para máxima eficiência. O uso de células solares infravermelhas também pode aumentar a eficiência, permitindo que o painel funcione tanto à noite quanto durante o dia. Os painéis fotovoltaicos também podem fazer uso de pequenos espelhos ou lentes para concentrar e direcionar a luz para as células solares.
As células solares devem ser protegidas dos elementos para continuar funcionando. Eles podem ser danificados pelo calor, frio, umidade, granizo, vento e neve. Eles devem ser transportados adequadamente, bem como armazenados adequadamente nos painéis, para que funcionem por um período de tempo razoável. Alguns painéis solares incluem diodos para evitar o superaquecimento. Muitos fabricantes de painéis fotovoltaicos garantem desempenho em 90% da potência nominal por 10 anos e 80% da potência nominal por 25 anos.
O uso de painéis fotovoltaicos como fonte de energia não cria poluição e faz uso de um recurso virtualmente ilimitado, a luz solar. Também é muito mais barato de operar do que outras tecnologias de energia. No entanto, a configuração inicial de um sistema fotovoltaico é muito cara e uma usina de energia solar exigiria uma grande quantidade de terra. Além disso, a energia solar não é muito eficiente com base nas tecnologias atuais, embora haja muita pesquisa dedicada a melhorar a funcionalidade dos painéis fotovoltaicos. Um problema significativo é que as células solares produzem energia de corrente contínua (CC), que deve ser convertida em energia de corrente alternada (CA) para funcionar na maioria dos sistemas elétricos modernos.