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Panéis solares fotovoltaicos absorvem a luz solar como fonte de energia para gerar eletricidade de corrente direta.Um módulo fotovoltaico (PV) é uma montagem embalada e conectada de células solares fotovoltaicas disponíveis em diferentes voltagens e wattages.Módulos fotovoltaicos constituem o conjunto fotovoltaico de um sistema fotovoltaico que gera e fornece eletricidade solar em aplicações comerciais e residenciais.
A aplicação mais comum da coleta de energia solar fora da agricultura é o aquecimento de água solar.
Módulos fotovoltaicos usam energia luminosa (fótons) do Sol para gerar eletricidade através do efeito fotovoltaico.A maioria dos módulos usam células cristalinas de sílico baseadas em placas ou células de filme fino.O membro estrutural (carregador de carga) de um módulo pode ser a camada de cima ou a camada de trás.As células também devem ser protegidas de danos mecânicos e umidade.A maioria dos módulos são rígidos, mas semi-flexíveis baseados em células de filme fino também estão disponíveis.As células devem estar conectadas elétricamente em séries, uma a outra.
Uma caixa de junção PV está ligada à parte de trás do painel solar e é sua interface de saída.Externamente, a maioria dos módulos fotovoltaicos usam o tipo de conectores MC4 para facilitar conexões facilmente resistentes ao tempo com o resto do sistema.Além disso, a interface de energia USB pode ser usada.
Conexões elétricas módulos são feitas em série para alcançar uma tensão de saída desejada ou em paralelo para proporcionar uma capacidade de corrente desejada (amperes).Os fios condutores que retiram a corrente dos módulos podem conter prata, cobre ou outros metais de transição condutiva não magnética.Os diodos de bypass podem ser incorporados ou utilizados externamente, em caso de sombra parcial dos módulos, para maximizar a saída das seções de módulos ainda iluminadas.
Alguns módulos solares especiales de PV incluem concentradores em que a luz é focada por lentes ou espelhos em células menores.Isso possibilita o uso de células com um alto custo por área de unidade (como arsenido de galio) de forma custo-eficaz.
Os painéis solares também usam quadros metálicos compostos por componentes de racking, parênteses, formas de reflexor e trocas para melhor suportar a estrutura do painel.
Em 1839, a habilidade de alguns materiais para criar uma carga elétrica da exposição à luz foi observada pela primeira vez por Alexandre-Edmond Becquerel.Embora os painéis solares primários fossem ineficientes demais para dispositivos elétricos simples, eles foram usados como instrumento para medir a luz.A observação de Becquerel não foi replicada novamente até 1873, quando Willoughby Smith descobriu que a carga poderia ser causada por luz atingindo selenio.Após essa descoberta, William Grylls Adams e Richard Evans Day publicaram "A ação da luz no selenio" em 1876, descrevendo o experimento que eles usavam para replicar os resultados de Smith.Em 1881, Charles Fritts criou o primeiro painel solar comercial, que foi relatado por Fritts como "contínuo, constante e de força considerável não só pela exposição à luz solar, mas também à luz solar escura e difusa." No entanto, esses painéis solares eram muito ineficientes, especialmente em comparação com as centrales de carvão.Em 1939, Russell Ohl criou o design de células solares que é usado em muitos painéis solares modernos.Ele patentou seu design em 1941.Em 1954, esse design foi utilizado pela primeira vez pelos Bell Labs para criar a primeira célula solar comercialmente viável de silico.
A maioria dos módulos solares são atualmente produzidos a partir de c élulas solares de sílico cristalino (c-Si) feitas de sílico multicristalino e monocristalino.Em 2013, o sílico cristalino representava mais de 90% da produção mundial de PV, enquanto o resto do mercado global é composto por tecnologias de filmes finos usando telúrido de cádmio, CIGS e sílico amorfo
Tecnologias solares emergentes de terceira geração usam células de filme fino avançadas.Elas produzem uma conversão relativamente alta eficiência para o baixo custo em comparação com outras tecnologias solares.Além disso, células de alta eficiência e multijunção retangular (MJ) embaladas de perto são preferentemente usadas em painéis solares em naves espaciais, pois oferecem a maior razão de energia gerada por quilograma levantada para o espaço.As células MJ são semicondutores compostos e feitos de arsenido de gálio (GaAs) e outros materiais semicondutores.Outra tecnologia fotovoltaica emergente usando células MJ é fotovoltaica concentradora (CPV).
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