A fotovoltaikus napelemek energiaforrásként elnyelik a napfényt az egyenáramú villamos energia előállításához. A fotovoltaikus (PV) modul egy fotovoltaikus napelemek csomagolt, összekapcsolt része, különböző feszültségekben és teljesítményben kapható. A fotovoltaikus modulok egy fotovoltaikus rendszer fotovoltaikus blokkját képezik, amely kereskedelmi és lakóépületekben napenergia előállítását és szolgáltatását szolgálja.

A napenergia-gyűjtés leggyakoribb alkalmazása a mezőgazdaságon kívül a napenergiával működő vízmelegítő rendszerek.

A fotovoltaikus modulok a Nap fényenergiáját (fotonokat) használják az elektromos áram előállítására a fotovoltaikus hatás révén. A modulok többsége ostyalapú kristályos szilíciumcellákat vagy vékonyrétegű cellákat használ. A modul szerkezeti (teherhordó) eleme lehet a felső réteg vagy a hátlap. A cellákat védeni kell a mechanikai sérülésektől és a nedvességtől is. A legtöbb modul merev, de vékonyrétegű cellákon alapuló félig rugalmasak is rendelkezésre állnak. A cellákat egymással sorosan elektromosan kell csatlakoztatni.

A napelem hátuljához egy PV csatlakozódoboz van csatlakoztatva, és ez a kimeneti interfésze. Külsőleg a fotovoltaikus modulok többsége MC4 típusú csatlakozókat használ, hogy megkönnyítsék az időjárásálló csatlakoztatást a rendszer többi részéhez. Ezenkívül USB hálózati interfész is használható.

A modul elektromos csatlakoztatása sorozatban történik a kívánt kimeneti feszültség elérése érdekében, vagy párhuzamosan a kívánt áramképesség biztosítása érdekében (amper). A vezetékek, amelyek áramot vesznek a moduloktól, tartalmazhatnak ezüst, réz vagy más nem mágneses vezető átmeneti fémeket. A bypass-diódák beépíthetők vagy használhatók kívül is, részleges moduláris árnyékolás esetén a még megvilágított modulszakaszok maximalizálása érdekében.

Néhány speciális napelemes PV modul tartalmaz koncentrátumokat, amelyekben a lencsék vagy tükrök a fényt kisebb cellákra összpontosítják. Ez lehetővé teszi a magas egységnyi költségű cellák (például gallium-arzenid) költséghatékony használatát.

A napelemek fémkereteket is használnak, amelyek állványelemekből, tartókból, reflektor formákból és vályúkból állnak, hogy jobban támogassák a panelt.

1839-ben Alexandre-Edmond Becquerel megfigyelte, hogy egyes anyagok képesek elektromos töltést létrehozni a fényhatás hatására. Noha a premier napkollektorok túl egyszerűek voltak még az egyszerű elektromos készülékek számára is, a fény mérésére szolgáló eszközként használták őket. Becquerel megfigyelését 1873-ig nem ismételték meg, amikor Willoughby Smith felfedezte, hogy a töltést a szelénből fakadó kis fény okozhatja. A felfedezés után William Grylls Adams és Richard Evans Day 1876-ban publikálta a „A fény hatása a szelénre” című leírást, amely leírja azt a kísérletet, amelyet Smith eredményeik megismételésére használtak. 1881-ben Charles Fritts létrehozta az első kereskedelmi napelemet, amelyet a Fritts szerint "folyamatos, állandó és jelentős erővel bír nemcsak a napfénynek, hanem a tompított, szórt nappali fénynek is." Ezek a napelemek azonban nagyon nem voltak hatékonyak, különösen a széntüzelésű erőművekhez képest. 1939-ben Russell Ohl elkészítette a napelem kialakítását, amelyet sok modern napelemben használnak. 1941-ben szabadalmazta tervét. 1954-ben ezt a mintát először a Bell Labs használta az első, kereskedelmileg életképes szilikon napelem létrehozására.

A legtöbb napmodul jelenleg kristályos szilícium (c-Si) napelemekből készül, amelyek többkristályos és monokristályos szilíciumból készülnek. 2013-ban a kristályos szilícium a világméretű PV-termelés több mint 90% -át tette ki, míg a teljes piac többi részét vékonyfilm-technológiák alkotják, amelyek kadmium-telluridot, CIGS-t és amorf szilíciumot használnak.

A feltörekvő, harmadik generációs napenergia-technológiák fejlett vékonyréteg-cellákat használnak. Viszonylag nagy hatékonyságú átalakítást eredményeznek olcsón, más napenergia-technológiákhoz képest. A magas költségű, nagy hatékonyságú és szorosan csomagolt négyszögletes többcsatlakozó (MJ) cellákat szintén előnyösen alkalmazzák az űrhajók napelemeiben, mivel ezek az űrbe emelt kilogrammonkénti generált teljesítmény legnagyobb arányát biztosítják. Az MJ-cellák összetett félvezetők, és gallium-arzenidből (GaAs) és más félvezető anyagokból készülnek. Egy másik feltörekvő MJ-cellákat alkalmazó PV-technológia a koncentrátor fotovoltaika (CPV).

Ezen az oldalon ingyenes PNG-képeket tölthet le: A napelem-PNG-képek ingyenesen letölthetők