Солнечные батареи — это комплекс взаимосвязанных фотоэлементов, которые нередко называют также фотоэлектрическими элементами. Солнечная панель может использоваться в качестве элемента большой фотоэлектрической системы для генерации и последующей поставки электроэнергии в различные коммерческие и жилые помещения.

В отличии от солнечных коллекторов, которые производят нагрев теплоносителя для системы отопления либо горячего водоснабжения, солнечные батареи генерируют электричество.

Поскольку одна панель солнечных батарей может производить лишь ограниченное количество энергии, практически все установки состоят из нескольких панелей. Фотоэлектрические установки чаще всего включает в себя комплекс солнечных батарей, инвертор, аккумуляторы и присоединенные провода.

Солнечные батареи используют энергию света (фотонов) солнца для выработки электроэнергии. Большинство модулей используют пластины, изготовленные на основе кристаллического кремния или теллурида кадмия и кремния. Это вовсе неудивительно, так как кристаллический кремний является широко используемым полупроводником.

Для того чтобы использовать пластины, они должны быть:

• соединены друг с другом и с остальной частью системы;

• без механических повреждений, которые могут возникнуть в процессе производства, транспортировки, установки и использования (в частности по причине различных атмосферных воздействий). Данный момент является в особенности важным для пластин, которые изготовляются на основе кремниевых элементов, так как данный материал является очень хрупким.

• защищены от влаги, которая разъедает металл контактов, поскольку вода снижает производительность и срок службы пластин.


Большинство панелей солнечных батарей являются жесткими, но нередко встречаются и полугибкие модели, изготовляемые на основе тонкопленочных ячеек. Электрические соединения изготовляются в серии. Данная технология используется для достижения желаемого выходного напряжения и обеспечения необходимого количества источников тока.

Отдельные диоды могут использоваться для того, чтобы избежать обратного тока, в случае частичного или полного затенения, которое возникает в ночных условиях. При PN переходах пластины из моно-кристаллического кремния могут иметь достаточное количество обратного тока, благодаря которым можно избежать потерь мощности. Однако при этом нагрев затененных ячеек является проблематичным. В таком случае солнечные элементы становятся менее эффективными при более высоких температурах, поэтому желательно свести к минимуму потери тепла в данных панелях. К сожалению, на сегодняшний день далеко не все модули включают в себя конструктивные особенности, позволяющие снизить их температуру. Именно поэтому в процессе инсталляции панелей необходимо обеспечить их хорошую вентиляцию.

Современные солнечные батареи (панели) включают в себя концентраторы, в которых свет фокусируется через линзы или зеркала на массив пластин. Это позволяет использовать клетки (ячейки) максимально эффективно. В зависимости от конструкции фотоэлектрические панели могут производить электроэнергию из различных диапазонов частот света, но обычно они не могут охватить весь солнечный спектр (в частности, ультрафиолетовый, инфракрасный, низкий или рассеянный свет ). Именно поэтому большую часть падающего солнечного света панели не могут перевести в энергию. По этой причине панели могут быть намного более эффективными при освещении монохроматическим светом.

Для того, чтобы солнечные батареи были максимально эффективными используются инновационные концепции дизайна, которые помогают разделить свет в различных диапазонах длин волн и прямых лучей на различные ячейки. По прогнозам такая технология поможет на 50% увеличить эффективность панелей.
Использование инфракрасных фотоэлементов также начало активно использоваться с целью повышения производительности и возможности производства электроэнергии в ночное время.

Коэффициент эффективности солнечных батарей может варьироваться в районе от 9 до 24%. При этом эффективность батарей в промышленном производстве, как правило, ниже. Панели с максимальным коэффициентом эффективности сочетают в себе инновационные технологии, например, такие как производство электроэнергии на лицевой и оборотной сторонах пластин. Плотность энергии из солнечной батареи обычно определяется в единицах Вт на квадратный метр (Вт/м2). Плотность энергии в самых эффективных солнечных панелях массового производства составляет более 42,65 Вт/м2.

Модули из кристаллического кремния
Большинство солнечных модулей в настоящее время производятся из кремния. Фотоэлектрических элементы, как правило, разделены на монокристаллические или поликристаллические модули.

Тонкоплёночные модули
Третье поколение солнечных батарей представлено инновационными тонкопленочными модулями, которые обладают высокой эффективностью преобразования энергии солнца при низкой себестоимости.

Жесткие тонкоплёночные модули
В жестких тонкоплёночных модулях ячейки и модули изготовляются в одной производственной линии. Ячейки создаются на специальной подложке, изготовленной из стекла. При этом электрические соединения создаются на местах, так называемой «монолитной интеграции» . Подложки прикрепляются посредством ламинированная с герметиком к переднему и заднему листу модуля. Также хотелось бы отметить, что аморфный кремний имеет коэффициент конверсии солнечного света 6-12%.

Гибкие тонкоплёночные модули
Гибкие тонкоплёночные модули изготовляются на той же производственной линии, что и жесткие. Если подложка является диэлектриком (например, плёнка изготовляется из полиэфирных материалов или полиимида), то в таком случае может использоваться монолитная интеграция. В случае если подложка является проводником, то необходимо использовать другую технику для электрического соединения.

Так называемые перевернутые метаморфические (IMM) многопереходные солнечные батареи, изготовляемые по полупроводниковой технологии соединения, только начинают завоёвывать популярность на рынке. В июле 2008 года Мичиганский университет, который выиграл североамериканский конкурс «Солнечный вызов», начал активно использовать вышеуказанную технологию.

Требования к бытовым и коммерческим солнечным батареям отличаются тем, что бытовые потребности просты и могут быть легко удовлетворены. Кроме этого для изготовления солнечных батарей, предназначенных для бытовых целей, необходимо другое оборудование базовой линии. В свою очередь технология производства коммерческих солнечных батарей постепенно становится доминирующей благодаря использованию параболических рефлекторов и солнечных концентраторов.
Исследования, проведенные организацией IntertechPira, свидетельствуют о том, что доля тонкопленочных модулей на рынке солнечных батарей увеличится более чем на 35% к 2019 году.