Moduł fotowoltaiczny (panel fotowoltaiczny, potocznie panel słoneczny) to układ połączonych szeregowo lub szeregowo-równolegle ogniw słonecznych.
Maksymalna wartość generowanego napięcia dla pojedynczego ogniwa krzemowego nie przekracza 0,6 V, a moc osiąga wartość od 1 do 2 W. Dla zastosowań praktycznych wymagane jest znacznie wyższe napięcie elektryczne, dlatego właśnie pojedyncze ogniwa łączy się ze sobą tworząc w ten sposób moduły fotowoltaiczne.
W większości modułów fotowoltaicznych materiałem półprzewodnikowym jest krzem w postaci płytek monokrystalicznych lub polikrystalicznych. W związku z ograniczoną globalną dostępnością krzemu oraz rosnącym popytem na ten surowiec, zwiększa się produkcja modułów fotowoltaicznych cienkowarstwowych, do produkcji których jest używany krzem amorficzny, diselenek indowo-miedziowy oraz tellurek kadmu. Technologia cienkowarstwowa charakteryzuje się tym, że mocno redukuje się zużycie wykorzystanych w niej materiałów, a całość modułu jest zbudowana z jednego ogniwa.
Moduł fotowoltaiczny składa się z ogniw oraz warstw tworzyw sztucznych i szkła zabezpieczających ogniwa przed uszkodzeniami chemicznymi i mechanicznymi. Większość modułów posiada też ramkę.
Ogniwa krystaliczne bezpośrednio zabezpieczone są folią EVA lub POV. Ogniwa cienkowarstwowe mają podkład z folii ochronnej PVB.
Znakomita większość modułów zabezpieczona jest od przodu taflą szkła. Pod kątem zabezpieczenia ogniw od spodu wyróżnia się moduły szkło-folia oraz moduły szkło-szkło.
Zastosowany materiał wpływa często na długość gwarancji wydajności Panele szkło-folia mają najczęściej 25 lat gwarantowanej wysokiej wydajności, a szkło-szkło – 30 lat.
Podczas gdy większość modułów jest jednostronna, istnieją też moduły dwustronne. Stosuje się je przede wszystkim na farmy fotowoltaiczne. Przy zastosowaniu modułów dwustronnych, farmy fotowoltaiczne z trackerem jednoosiowym uzyskują wydajność wyższą o 6-9%, niż w przypadku modułów jednostronnych.
Ze względu na materiał półprzewodnikowy moduły fotowoltaiczne można podzielić na:
Krystaliczne – te dzieli się na polikrystaliczne i monokrystaliczne
Cienkowarstwowe – tutaj wyróżnić można z krzemu amorficznego, CIGS, CdTe.
Typu HIT/HJT – będące połączeniem płytek z krzemu monokrystalicznego N oraz krzemu amorficznego
Podział modułów krystalicznych ze względu na sposób połączenia:
Z busbarami z przodu
Typu SWCT
Typu MWT
Z wszystkimi połączeniami z tyłu
Podział ze względu na kształt ogniw i ułożenie:
Standardowe moduły z całych ogniw
Moduły z ogniw ciętych na pół i ułożonych w dwie połówki
Moduły typu „gont” z ogniw ciętych na mniejsze kawałki i układanych na zakładkę
Moduły fotowoltaiczne wraz z upływem lat tracą wydajność. Zazwyczaj średnia roczna utrata mieści się w przedziale 0,35-0,8%. Jednak w pierwszym roku, nawet w pierwszych dniach, moduły tracą od 1 do 5% mocy nominalnej na skutek zjawiska zwanego LID.
Typowa gwarancja wydajności modułów fotowoltaicznych informuje o gwarantowanym maksymalnym spadku wydajności z biegiem lat. Standardowa gwarancja mówi o maksymalnym 5% spadku wydajności po roku i 20% po 25 latach. Inni producenci dają gwarancję na 17% maksymalnej utraty wydajności po 25 latach[6]. Z kolei jeśli przy produkcji ogniw użyje się galu zamiast boru, to strata sprawności będzie ok. dwukrotnie mniejsza.
Wzrost temperatury ogniwa fotowoltaicznego wiąże się ze spadkiem jego mocy. Przyczyną takiego stanu rzeczy jest wzrost drgań atomów sieci krystalicznej ogniwa. Wspomniane drgania utrudniają przepływ elektronów, co przekłada się na zmniejszenie siły elektromotorycznej i spadek napięcia, a w konsekwencji spadek mocy.
Im niższe nasłonecznienie, im mniej energii jest dostarczane przez słońce, tym moc modułu fotowoltaicznego jest niższa. Jednak niższa wydajność nie wynika tutaj jedynie z niższego natężenia promieniowanie słonecznego, lecz również ze względnej sprawności konwersji fotowoltaicznej danego modułu w danych warunkach natężenia promieniowania słonecznego.
