Les systèmes photovoltaïques utilisent une collection de cellules solaires pour créer de l’électricité à utiliser dans une variété de capacités. Le processus convertit la lumière du soleil ou le rayonnement ultraviolet en énergie. Le système utilise un certain nombre de cellules solaires emballées dans des modules et connectées à un condensateur pour stocker l’alimentation en courant continu (CC) et la distribuer aux appareils ou composants qui doivent être alimentés.
Le fonctionnement d’un système photovoltaïque consiste simplement à exploiter les photons de la lumière du soleil et à leur permettre d’avoir un impact sur les électrons. Cet événement crée un état d’énergie supérieur qui crée une charge électrique. La partie de base du système est une photodiode, qui est également le collecteur primaire des photons.
Il existe deux formes principales de systèmes photovoltaïques : autonome et hybride. Les systèmes autonomes ne sont connectés à aucune source d’alimentation externe. L’énergie collectée est stockée sur site et utilisée pour alimenter un appareil individuel. Cela peut varier des petites lampes de jardin aux engins spatiaux. Les systèmes hybrides sont des systèmes photovoltaïques qui incluent d’autres formes de consommation d’énergie telles que les générateurs diesel ou l’énergie éolienne et alimentent généralement des bâtiments ou des zones plus grands.
Il est possible de mettre en place un système de réseau utilisant des cellules et des modules solaires. Ceux-ci sont généralement installés dans des champs ou au sommet de grands bâtiments et alimentent directement le réseau électrique. Pour que le courant continu soit converti en courant alternatif utilisé dans le réseau général, un onduleur spécialisé doit être utilisé. La collection moyenne de modules dans ces conceptions est composée de 72 cellules en silicium cristallin qui génèrent environ 160 watts d’énergie.
Le plus gros problème avec l’installation de systèmes photovoltaïques est le coût global. Les systèmes traditionnels utilisent des modules en silicium cristallin, qui sont les panneaux plats de base que la plupart des gens reconnaissent comme collecteurs de rayonnement solaire. Des systèmes plus récents ont été conçus avec le concept de modules concentrateurs. Ces modules utilisent de grandes surfaces réfléchissantes pour diriger la lumière du soleil directement dans la photodiode. Cela a augmenté l’efficacité des capteurs solaires et réduit les coûts qui leur sont associés. Selon les chiffres du début de 2006, le coût par watt était en moyenne de 7.50 dollars américains (USD).
D’autres idées de financement ont également été établies au début du 21e siècle. Il s’agit notamment de contrats à long terme pour l’installation gratuite des systèmes photovoltaïques dans les entreprises et les communautés résidentielles en échange du droit de collecter l’électricité excédentaire produite. En 2009, environ 90 % des installations photovoltaïques commerciales étaient installées aux États-Unis en utilisant cette méthode.