Фотоэлектрические солнечные панели поглощают солнечный свет как источник энергии для выработки электроэнергии постоянного тока. Фотоэлектрический (PV) модуль представляет собой упакованную, соединенную сборку фотоэлектрических солнечных элементов, доступных с различным напряжением и мощностью. Фотоэлектрические модули представляют собой фотоэлектрическую матрицу фотоэлектрической системы, которая генерирует и поставляет солнечное электричество в коммерческих и жилых помещениях.

Наиболее распространенное применение сбора солнечной энергии вне сельского хозяйства - солнечные водонагревательные системы.

Фотоэлектрические модули используют световую энергию (фотоны) от Солнца, чтобы генерировать электричество посредством фотоэлектрического эффекта. Большинство модулей используют ячейки из кристаллического кремния на основе пластин или тонкопленочные ячейки. Структурный (несущий) элемент модуля может быть верхним или задним слоем. Клетки также должны быть защищены от механических повреждений и влаги. Большинство модулей жесткие, но также доступны полугибкие, основанные на тонкопленочных элементах. Элементы должны быть соединены электрически последовательно, одна к другой.

Фотоэлектрическая соединительная коробка прикреплена к задней панели солнечной панели и является ее выходным интерфейсом. Внешне большинство фотогальванических модулей используют разъемы типа MC4 для облегчения погодоустойчивых соединений с остальной частью системы. Также можно использовать интерфейс питания USB.

Электрические соединения модуля выполняются последовательно для достижения желаемого выходного напряжения или параллельно для обеспечения требуемого тока (в амперах). Проводящие провода, которые снимают ток с модулей, могут содержать серебро, медь или другие немагнитные проводящие переходные металлы. Обходные диоды могут быть встроены или использованы снаружи, в случае частичного затенения модуля, для максимизации выходной мощности секций модуля, все еще освещенных.

Некоторые специальные солнечные фотоэлектрические модули включают концентраторы, в которых свет фокусируется линзами или зеркалами на меньшие ячейки. Это позволяет использовать ячейки с высокой стоимостью на единицу площади (например, арсенид галлия) экономически эффективным способом.

Солнечные панели также используют металлические каркасы, состоящие из стеллажных компонентов, кронштейнов, отражателей и желобов для лучшей поддержки структуры панели.

В 1839 году Александр Эдмон Беккерель впервые увидел способность некоторых материалов создавать электрический заряд при воздействии света. Хотя первые солнечные панели были слишком неэффективны даже для простых электрических устройств, они использовались в качестве инструмента для измерения света. Наблюдение Беккереля не повторялось до 1873 года, когда Уиллоуби Смит обнаружил, что заряд может быть вызван попаданием легкого селена. После этого открытия Уильям Гриллс Адамс и Ричард Эванс Дэй в 1876 году опубликовали «Действие света на селен», описывая эксперимент, который они использовали для воспроизведения результатов Смита. В 1881 году Чарльз Фриттс создал первую коммерческую солнечную панель, которая, по сообщениям Фриттса, была «непрерывной, постоянной и значительной силы не только под воздействием солнечного света, но и при слабом рассеянном дневном свете». Однако эти солнечные панели были очень неэффективными, особенно по сравнению с угольными электростанциями. В 1939 году Рассел Ол создал дизайн солнечных элементов, который используется во многих современных солнечных панелях. Он запатентовал свой дизайн в 1941 году. В 1954 году этот проект впервые был использован Bell Labs для создания первого коммерчески жизнеспособного кремниевого солнечного элемента.

Большинство солнечных модулей в настоящее время изготавливаются из солнечных элементов с кристаллическим кремнием (c-Si), изготовленных из поликристаллического и монокристаллического кремния. В 2013 году на кристаллический кремний приходилось более 90 процентов мирового производства PV, тогда как остальная часть всего рынка состоит из тонкопленочных технологий, использующих теллурид кадмия, CIGS и аморфный кремний.

Новые солнечные технологии третьего поколения используют усовершенствованные тонкопленочные элементы. Они производят относительно высокоэффективное преобразование по низкой цене по сравнению с другими солнечными технологиями. Кроме того, в солнечных панелях космических аппаратов предпочтительно используются дорогостоящие, высокоэффективные и плотно упакованные прямоугольные многопереходные (MJ) элементы, поскольку они обеспечивают самое высокое соотношение генерируемой мощности на килограмм, поднятый в космос. MJ-элементы представляют собой сложные полупроводники и изготовлены из арсенида галлия (GaAs) и других полупроводниковых материалов. Еще одной новой технологией фотоэлектрических элементов, использующей MJ-элементы, является фотоэлектрическая система концентраторов (CPV).