Panneaux solairesabsorber lelumière du soleilcomme source d'énergie pour générerélectricitéouchaleur.

UNEphotovoltaïqueLe module (PV) est un ensemble encapsulé de connexion composé généralement de 6 à 10 cellules photovoltaïques.cellules solaires. Les modules photovoltaïques constituent le réseau photovoltaïque d’unsystème photovoltaïquequi génère et fournitélectricité solairedans les applications commerciales et résidentielles. Chaque module est évalué par sonDCpuissance de sortie dans des conditions de test standard (STC), généralement entre 100 et 365Watts (W). leEfficacitéd’un module détermine la surface d’un module ayant la même sortie nominale - un module 230 W à efficacité énergétique de 8% aura deux fois la surface d’un module à 230 W d'efficacité énergétique de 16% Quelques modules solaires disponibles dans le commerce ont un rendement supérieur à 22%.^[1]et aurait également dépassé 24%.^[2][3]Un seul module solaire ne peut produire qu'une quantité d'énergie limitée. la plupart des installations contiennent plusieurs modules. Un système photovoltaïque comprend généralement un ensemble de modules photovoltaïques, unonduleur, unebatteriepour le stockage, le câblage d'interconnexion et éventuellement unsuivi solairemécanisme.

L’application la plus courante de panneaux solaires estchauffage solaire de l'eausystèmes.

Théorie et construction

Les modules photovoltaïques utilisent l’énergie lumineuse (des photons) du Soleil pour produire de l’électricité à travers leeffet photovoltaïque. La majorité des modules utilisenttranche-basésilicium cristallincellules oucellules à couche mince. La structure (transportant la charge) Le membre d’un module peut être la couche supérieure ou la couche arrière. Les cellules doivent également être protégées contre les dommages mécaniques et l'humidité. La plupart des modules sont rigides, mais des modules semi-flexibles sont disponibles, basés sur des cellules à film mince. Les cellules doivent être connectées électriquement en série, les unes aux autres. À l’extérieur, la plupart des modules photovoltaïques utilisentConnecteurs MC4pour faciliter les connexions étanches au reste du système.

Les connexions électriques des modules sont effectuéesen sériepour obtenir une tension de sortie souhaitée et / ouen parallèlepour fournir une capacité actuelle souhaitée. Les fils conducteurs qui absorbent le courant des modules peuvent contenir de l'argent, du cuivre ou d'autres métaux de transition conducteurs non magnétiques. Contournediodespeut être intégré ou utilisé en externe, en cas d’ombrage partiel du module, pour maximiser la sortie des sections de module encore éclairées

Certains modules photovoltaïques spéciaux comprennentconcentrateursdans lequel la lumière est focalisée parlentillesou des miroirs sur de plus petites cellules. Cela permet d’utiliser des cellules à coût élevé par unité de surface (telles quearséniure de gallium) de manière rentable.

Selon la construction, les modules photovoltaïques peuvent produire de l’électricité à partir defréquences de la lumière, mais ne peuvent généralement pas couvrir l’ensemble de la plage solaire (en particulier,ultra-violet,infrarougeet lumière faible ou diffuse). Par conséquent, une grande partie de l'incidentlumière du soleill'énergie est gaspillée par les modules solaires, et ils peuvent donner des rendements bien supérieurs s'ils sont éclairésmonochromatiquelumière. Par conséquent, un autre concept consiste à diviser la lumière en différentes gammes de longueurs d'onde et à diriger les faisceaux sur différentes cellules adaptées à ces gammes.^{[citation requise]}Cela devrait permettre d'accroître l'efficacité de 50%. Les scientifiques de Spectrolab, une filiale deBoeing, ont signalé le développement decellules solaires multi-jonctionsavec un rendement de plus de 40%, un nouveau record mondial pour les cellules photovoltaïques solaires.^[6]Les scientifiques de Spectrolab prédisent également que les cellules solaires de concentrateur pourraient atteindre des rendements supérieurs à 45%, voire 50% à l’avenir, les rendements théoriques étant d’environ 58% dans les cellules à plus de trois jonctions.

Actuellement, le taux de conversion du rayonnement solaire le plus élevé (efficacité du module solaire) est d'environ 21,5% pour les nouveaux produits commerciaux.^[7]généralement plus faible que l'efficacité de leurs cellules isolément. Les modules solaires les plus efficaces fabriqués en série^{[contesté -discuter]}avoir des valeurs de densité de puissance allant jusqu'à 175 W / m²(16.22 W / ft²).^[8]Recherche parCollège impérial de Londresa montré que l’efficacité d’un panneau solaire peut être améliorée en appliquant une couche de surfacealuminiumnanocylindres similaires à lacrêtessurBlocs de lego. leépars lumièrese déplace ensuite sur un long trajet dans le semi-conducteur, ce qui signifie que davantage de photons peuvent être absorbés et convertis en courant. Bien que ces nanocylindres aient déjà été utilisés (l’aluminium a été précédé deoretargent), la diffusion de la lumière a eu lieu dans le proche infrarouge et la lumière visible a été fortement absorbée. L'aluminium s'est avéré avoir absorbé la partie ultraviolette du spectre, tandis que les parties visible et proche infrarouge du spectre se sont avérées être dispersées par la surface de l'aluminium. La recherche a fait valoir que cela pourrait réduire considérablement les coûts et améliorer l'efficacité du fait que l'aluminium est plus abondant et moins coûteux que l'or et l'argent. Les recherches ont également révélé que l'augmentation du courant rend les panneaux solaires à film plus mince techniquement réalisables sans "compromettre l'efficacité de la conversion d'énergie, réduisant ainsi la consommation de matière".

La plupart des modules solaires sont actuellement fabriqués à partir de silicium cristallin (c-Si)cellules solairesfait demulticristallinetsilicium monocristallin. En 2013, le silicium cristallin représentait plus de 90% de la production photovoltaïque mondiale, tandis que le reste du marché est constitué detechnologies à couche minceen utilisanttellurure de cadmium,CIGSetsilicium amorphe^[11]Émergent,troisième générationles technologies solaires utilisent des cellules à couche mince avancées. Ils produisent une conversion à rendement relativement élevé pour un coût modique par rapport aux autres technologies solaires. En outre, coût élevé, haute efficacité et rectangulaire compactcellules à jonctions multiples (MJ)sont de préférence utilisés danspanneaux solaires sur vaisseau spatial, car ils offrent le ratio le plus élevé de puissance générée par kilogramme transporté dans l’espace. Les cellules MJ sontsemi-conducteurs composéset fait dearséniure de gallium(GaAs) et autres matériaux semi-conducteurs. Une autre technologie PV émergente utilisant des cellules MJ est laconcentrateur photovoltaïque(CPV).