Сонячні елементи, і науковому світі - фотоелектричні елементи (photovoltaic - PV), перетворюють енергію сонячного світла в електричну. PV отримали свою назву від процесу перетворення світлової (photons) енергії в електричну (voltage), який називається PV ефект.

PV ефект був відкритий в 1954 році, коли вчені з Bell Telephone виявили, що кремній (цей елемент - основа звичайного піску) створює електричну енергію, коли його освітлюють сонячним світлом. Незабаром сонячні батареї стали застосовувати для живлення електронної апаратури космічних супутників і невеликих електронних пристроїв таких, як калькулятори й наручні годинники. Сьогодні тисячі людей живлять свої будинки й офіси від індивідуальних сонячних PV систем. Комунальні підприємства також використовують PV технології на великих електростанціях.

Великий масив сонячних панелей, встановлених на даху комерційної будівлі.

 Великий масив сонячних панелей, встановлених на даху комерційної будівлі.

Сонячні панелі, які використовуються для постачання електроенергією приватних будинків і офісів, мають типову конструкцію, скомбіновані з модулів, кожен з яких містить близько 40 елементів. Для електроживлення будинку зазвичай використовується від 10 до 20 сонячних панелей. Панелі монтуються під фіксованим кутом в напрямку на південь, або ж встановлюються на конструкціях, які автоматично повертаються, стежачи за положенням сонця. Це дозволяє максимально використовувати енергію сонячного світла. Багато сонячних панелей, з'єднаних разом, створюють одну систему, звану сонячний масив. Для більшої продуктивності або індустріального застосування сотні сонячних масивів з'єднуються у велику PV систему.

Листи тонкоплівкових  сонячних елементів на даху будинку в Огайо.

Листи тонкоплівкових  сонячних елементів на даху будинку в Огайо.

 

Традиційно сонячні елементи виготовляються з кремнію у вигляді плоских пластин, зазвичай це найбільш ефективно. Сонячні елементи другого покоління, які називаються тонкоплівковими, виготовляються з аморфного кремнію, або таких матеріалів, як телурид кадмію. У тонкоплівкових сонячних елементах використовуються шари напівпровідникових матеріалів товщиною в кілька мікрометрів. Тонкоплівкові елементи мають гнучку структуру, тому вони можуть застосовуватися в якості покриття для дахів, фасадів будівель, плівкового покриття мансардних вікон.

4

Великий масив сонячних батарей в Німеччині.

Сонячні елементи третього покоління роблять не тільки з кремнію. Використовується безліч нових матеріалів, таких як сонячні чорнила, які можна наносити методами традиційного друку, сонячні фарби й пластики що проводять струм. Деякі сонячні елементи використовують пластикові лінзи і дзеркала для фокусування сонячного світла на дуже малій поверхні для збільшення віддачі PV матеріалу. PV матеріал дорогий, тому менший елемент більш економічно ефективний для побутового та промислового застосування. Проте, так як елементи з лінзами повинні бути точно зорієнтовані на сонці, вони застосовуються обмежено - тільки в сонячних місцевостях.