Photovoltaik-Solarmodule absorbieren Sonnenlicht als Energiequelle zur Erzeugung von Gleichstrom. Ein Photovoltaikmodul (PV-Modul) ist eine verpackte, verbundene Baugruppe von Photovoltaik-Solarzellen, die in verschiedenen Spannungen und Wattagen erhältlich sind. Photovoltaikmodule bilden die Photovoltaikanlage einer Photovoltaikanlage, die Solarstrom in gewerblichen und privaten Anwendungen erzeugt und liefert.

Die häufigste Anwendung der Solarenergiesammlung außerhalb der Landwirtschaft sind solare Warmwasserbereitungssysteme.

Photovoltaikmodule nutzen Lichtenergie (Photonen) der Sonne, um durch den Photovoltaikeffekt Strom zu erzeugen. Die meisten Module verwenden kristalline Siliziumzellen auf Waferbasis oder Dünnschichtzellen. Das strukturelle (tragende) Element eines Moduls kann entweder die oberste Schicht oder die hintere Schicht sein. Zellen müssen auch vor mechanischer Beschädigung und Feuchtigkeit geschützt werden. Die meisten Module sind starr, aber auch halbflexible Module auf Basis von Dünnschichtzellen sind erhältlich. Die Zellen müssen elektrisch in Reihe geschaltet sein.

Eine PV-Anschlussdose ist an der Rückseite des Solarmoduls angebracht und dient als Ausgangsschnittstelle. Extern verwenden die meisten Photovoltaikmodule MC4-Steckverbinder, um eine einfache wetterfeste Verbindung mit dem Rest des Systems zu ermöglichen. Es kann auch eine USB-Schnittstelle verwendet werden.

Die elektrischen Verbindungen des Moduls werden in Reihe geschaltet, um eine gewünschte Ausgangsspannung zu erreichen, oder parallel, um eine gewünschte Stromkapazität (Ampere) bereitzustellen. Die leitenden Drähte, die den Modulen den Strom entziehen, können Silber, Kupfer oder andere nicht magnetisch leitende Übergangsmetalle enthalten. Bypass-Dioden können im Falle einer teilweisen Modulschattierung eingebaut oder extern verwendet werden, um die Leistung der noch beleuchteten Modulabschnitte zu maximieren.

Einige spezielle Solar-PV-Module enthalten Konzentratoren, bei denen das Licht durch Linsen oder Spiegel auf kleinere Zellen fokussiert wird. Dies ermöglicht die kostengünstige Verwendung von Zellen mit hohen Kosten pro Flächeneinheit (wie Galliumarsenid).

Solarmodule verwenden auch Metallrahmen, die aus Regalkomponenten, Halterungen, Reflektorformen und Mulden bestehen, um die Paneelstruktur besser zu unterstützen.

Im Jahr 1839 wurde erstmals von Alexandre-Edmond Becquerel die Fähigkeit einiger Materialien beobachtet, durch Belichtung eine elektrische Ladung zu erzeugen. Obwohl die ersten Sonnenkollektoren selbst für einfache elektrische Geräte zu ineffizient waren, wurden sie als Instrument zur Lichtmessung verwendet. Die Beobachtung von Becquerel wurde erst 1873 wiederholt, als Willoughby Smith entdeckte, dass die Ladung durch leichtes Selen verursacht werden könnte. Nach dieser Entdeckung veröffentlichten William Grylls Adams und Richard Evans Day 1876 "Die Wirkung von Licht auf Selen" und beschrieben das Experiment, mit dem sie Smiths Ergebnisse replizierten. 1881 schuf Charles Fritts das erste kommerzielle Solarpanel, das von Fritts als "kontinuierlich, konstant und von beträchtlicher Kraft nicht nur durch Sonneneinstrahlung, sondern auch durch schwaches, diffuses Tageslicht" bezeichnet wurde. Diese Sonnenkollektoren waren jedoch insbesondere im Vergleich zu Kohlekraftwerken sehr ineffizient. 1939 schuf Russell Ohl das Solarzellendesign, das in vielen modernen Solarmodulen verwendet wird. Er patentierte sein Design 1941. 1954 wurde dieses Design erstmals von Bell Labs verwendet, um die erste kommerziell realisierbare Siliziumsolarzelle herzustellen.

Die meisten Solarmodule werden derzeit aus kristallinen Silizium (c-Si) -Solarzellen aus multikristallinem und monokristallinem Silizium hergestellt. Im Jahr 2013 machte kristallines Silizium mehr als 90 Prozent der weltweiten PV-Produktion aus, während der Rest des Gesamtmarktes aus Dünnschichttechnologien mit Cadmiumtellurid, CIGS und amorphem Silizium besteht

Neue Solartechnologien der dritten Generation verwenden fortschrittliche Dünnschichtzellen. Sie erzeugen eine relativ hocheffiziente Umwandlung zu geringen Kosten im Vergleich zu anderen Solartechnologien. Außerdem werden in Solarmodulen von Raumfahrzeugen vorzugsweise teure, hocheffiziente und dicht gepackte rechteckige Mehrfachverbindungszellen (MJ) verwendet, da sie das höchste Verhältnis der erzeugten Leistung pro in den Weltraum gehobenem Kilogramm bieten. MJ-Zellen sind Verbindungshalbleiter und bestehen aus Galliumarsenid (GaAs) und anderen Halbleitermaterialien. Eine weitere aufkommende PV-Technologie mit MJ-Zellen ist die Konzentrator-Photovoltaik (CPV).

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