Los paneles o módulos fotovoltaicos —llamaos comúnmente paneles solares, anque esta denominación toma amás otros dispositivos— tán formaos por un conxuntu de célules fotovoltaiques que producen lletricidá a partir de la lluz qu'incide sobre ellos por aciu l'efeutu fotoeléctricu

Los paneles fotovoltaicos, en función del tipu de célula que los formen, estremar en: Cristalines Monocristalinas: componer de seiciones d'un únicu cristal de siliciu (Si) (reconocibles pola so forma circular o octogonal, onde los 4 llaos curtios, si puede apreciase na imaxe, apréciase que son curvos, por cuenta de que ye una célula circular recortada). Policristalinas: cuando tán formaes por pequeñes partícules cristalizaes. Amorfes: cuando'l siliciu nun se cristalizó.

La so efectividá ye mayor cuanto mayor son los cristales, pero tamién el so pesu, grosez y costu. El rendimientu de les primeres puede algamar el 22 % ente que el de les postreres puede nun llegar al 10 %, sicasí'l so costu y pesu ye bien inferior.

El costu de los paneles fotovoltaicos amenorgóse de forma constante desque se fabricaron les primeres célules solares comerciales y el so costu mediu de xeneración llétrica yá ye competitivu coles fontes d'enerxía convencionales nun creciente númberu de rexones xeográfiques, algamando la paridá de rede

Historia 350px|thumb|James Van Allen (nel centru) con un retruque del propulsor que llanzó'l Explorer 1 nel añu 1958.

El términu fotovoltaicu provién del griegu φώς:phos, que significa “lluz” y voltaicu, que provién del campu de la lletricidá, n'honor al físicu italianu Alejandro Volta, (que tamién apurre'l términu voltiu a la unidá de midida de la diferencia de potencial nel Sistema Internacional de midíes). El términu fotovoltaicu empezó a usase n'Inglaterra dende l'añu 1849.

L'efeutu fotovoltaicu foi reconocíu per primer vegada en 1839 pol físicu francés Becquerel, pero la primer célula solar nun se construyó hasta 1883. El so autor foi Charles Fritts, quien anubrió una muestra de seleniu semiconductor con un pan d'oru pa formar l'empalme. Esti primitivu dispositivu presentaba una eficiencia de solo un 1 %. En 1905 Albert Einstein dio la esplicación teórica del efeutu fotoeléctricu. Russell Ohl patentó la célula solar moderna nel añu 1946, anque Sven Ason Berglund patentara, con anterioridá, un métodu que trataba d'amontar la capacidá de les célules fotosensibles.

La era moderna de la teunoloxía de potencia solar nun llegó hasta l'añu 1954 cuando los Llaboratorios Bell, afayaron, de manera accidental, que los semiconductores de siliciu dopado con ciertes impureces, yeren bien sensibles a la lluz.

Estes meyores contribuyeron a la fabricación de la primer célula solar comercial con una conversión de la enerxía solar de, aproximadamente, el 6 %. La XRSS llanzó'l so primer satélite espacial nel añu 1957, y los EEXX un añu dempués. Nel diseñu d'esti usaron célules solares creaes por Peter Iles nun esfuerciu encabezáu pola compañía Hoffman Electronics.

La primer nave espacial qu'usó paneles solares foi'l satélite norteamericanu Vanguard 1, llanzáu en marzu de 1958. Esti finxu xeneró un gran interés na producción y llanzamientu de satélites geoestacionarios pal desenvolvimientu de les comunicaciones, nos que la enerxía provendría d'un dispositivu de captación de la lluz solar. Foi un desenvolvimientu crucial qu'aguiyó la investigación per parte de dellos gobiernos y qu'impulsó la meyora de los paneles solares.

En 1970 la primer célula solar con heteroestructura d'arseniuru de galiu (GaAs) y altamente eficiente desenvolver na estinguida URSS por Zhorés Alfiórov y el so equipu d'investigación.

La producción d'equipos de deposición química de metales por vapor orgánicos o MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition), nun se desenvolvió hasta los años 80 del sieglu pasáu, llindando la capacidá de les compañíes na manufactura de célules solares de arseniuru de galiu. La primer compañía que manufacturó paneles solares en cantidaes industriales, a partir d'uniones simples de GaAs, con una eficiencia de AM0 (Air Mass Zero) del 17 % foi la norteamericana ASEC (Applied Solar Energy Corporation). La conexón dual de la celda producir en cantidaes industriales por ASEC en 1989, de manera accidental, de resultes d'un cambéu del GaAs sobre los sustratos de GaAs a GaAs sobre sustratos de xermaniu

El dopaxe accidental de xermaniu (Ge) con GaAs como capa amortiguadora creó circuitos de voltaxe abiertos, demostrando'l potencial del usu de los sustratos de xermaniu como otres celdes. Una celda d'uniones simples de GaAs llegó al 19 % d'eficiencia AM0 en 1993. ASEC desenvolvió la primer celda de doble unión pa les naves espaciales usaes nos EEXX, con una eficiencia d'un 20 % aproximadamente.

Estes celdes nun usen el xermaniu como segunda celda, pero usen una celda basada en GaAs con distintos tipos de dopaxe. De manera escepcional, les célules de doble unión de GaAs pueden llegar a producir eficiencies AM0 del orde del 22 %. Les uniones triples empiecen con eficiencies del orde del 24 % nel 2000, 26 % nel 2002, 28 % nel 2005, y llegaron, de manera corriente al 30 % nel 2007. En 2007, dos compañíes norteamericanes Emcore Photovoltaics y Spectrolab, producen el 95 % de les célules solares del 28 % d'eficiencia.

Les distintes xeneraciones de célules fotovoltaiques 350px|thumb|L'esquema de la figura correspuende a les diferencies d'enerxía qu'hai ente les bandes de valencia y les bandes de conducción en tres tipos distintos de materiales. Dicha diferencia condiciona la conductividá llétrica de los mesmos.

Curtia introducción sobre la física de los semiconductores

Nuna muestra de metal, los electrones esteriores de los sos átomos, denominaos electrones de valencia pueden movese llibremente. Dizse que tán deslocalizados en rexones del espaciu qu'ocupen tola rede cristalina, como si d'una malla tratárase. En términos enerxéticos esto quier dicir que los electrones de la última capa del átomu ocupen niveles d'enerxía altos que-yos dexa escapar se del enllaz que los xune al so átomu.

El conxuntu d'estos niveles, bien próximos unos d'otros, formen parte de la llamada banda de conducción (d'equí p'arriba BC). Esta banda ta formada, amás, por niveles d'enerxía vacíos y ye, precisamente, la esistencia d'estos niveles vacíos la que dexa que los electrones puedan saltar a ellos cuando se-yos pon en movimientu, al aplicar un campu llétricu. Precisamente esta circunstancia dexa que los metales sían conductores de la lletricidá.

Los demás electrones del átomu, con enerxíes menores, formen la banda de valencia (BV). La distancia ente dambes bandes, en términos d'enerxía, ye nula. Dambes bandes asolápense de manera que los electrones de la BV con más enerxía atópense, tamién, na BC.

Nes sustancies aislantes, la BC ta dafechu balera porque tolos electrones, incluyíos los de la última capa, tán amestaos al átomu, tienen una enerxía más baxa, y polo tanto atopar na banda de valencia, y amás la distancia ente les bandes (denominar a esta distancia enerxética banda prohibida, o gap) ye abondo grande, colo que-yos ye bien difícil saltar a la BC. Como la BV ta llena, los electrones nun pueden movese y nun puede haber corriente llétrica al aplicar un voltaxe ente los estremos del aislante.

Nos semiconductores, les bandes de valencia y conducción presenten una situación entemedia ente la que se da nun conductor y la que ye normal nun aislante. La BC tien bien pocos electrones. Esto ye por cuenta de que la separación qu'hai ente la BV y la BC nun ye nula, pero sí pequeña. Asina s'esplica que los semiconductores aumenten la so conductividá cola temperatura, pos la enerxía térmica suministrada ye abonda por que los electrones puedan saltar a la banda de conducción, ente que los conductores menguar, por cuenta de que les vibraciones de los átomos aumenten y enzanquen la movilidá de los electrones.

Lo interesante de los semiconductores ye que la so pequeña conductividá llétrica ye debida tantu a la presencia d'electrones na BC, como a que la BV nun ta totalmente llena.

Les cuatro xeneraciones de célules fotovoltaiques 350px|thumb|Barra de siliciu policristalino. thumb|250px|Célula solar monocristalina mientres la so fabricación

La primer xeneración de célules fotovoltaiques consistíen nuna gran superficie de cristal simple. Una simple capa con unión diodu p-n, capaz de xenerar enerxía llétrica a partir de fontes de lluz con llonxitúes d'onda similares a les que lleguen a la superficie de la Tierra provenientes del Sol. Estes célules tán fabricaes, usualmente, usando un procesu d'espardimientu con oblees de siliciu Esta primer xeneración (conocida tamién como célules solares basaes n'oblea) son, anguaño, (2007) la teunoloxía dominante na producción comercial y constitúin, aproximadamente, el 86 % del mercáu de célules solares terrestres.

La segunda xeneración de materiales fotovoltaicos basar nel usu de depósitos epitaxiales bien delgaos de semiconductores sobre oblees con concentradores. Hai dos clases de célules fotovoltaiques epitaxiales: les espaciales y les terrestres. Les célules espaciales, usualmente, tienen eficiencies AM0 (Air Mass Zero) más altes (28-30 %), pero tienen un costu por vatiu más altu. Nes terrestres la película delgada desenvolvióse usando procesos de baxu costu, pero tienen una eficiencia AM0 (7-9 %), más baxa, y, por razones evidentes, cuestionar p'aplicaciones espaciales.

Les predicciones antes de la llegada de la teunoloxía de película delgada apuntaben a un considerable amenorgamientu de costos pa célules solares de película delgada. Amenorgamientu que yá se produció. Anguaño (2007) hai un gran númberu de teunoloxíes de materiales semiconductores so investigación pa la producción en masa. Pueden mentase, ente estos materiales, al siliciu amorfo, siliciu monocristalino, siliciu policristalino, telururo de cadmiu y sulfuros y seleniuros d'indiu Teóricamente, una ventaya de la teunoloxía de película delgada ye la so masa amenorgada, bien apoderada pa paneles sobre materiales bien llixeros o flexibles. Inclusive materiales d'orixe testil.

La llegada de películes delgaes de Ga y As p'aplicaciones espaciales (denominaes célules delgaes) con potenciales d'eficiencia AM0 percima del 37 % tán, anguaño, n'estáu de desenvolvimientu p'aplicaciones d'elevada potencia específica. La segunda xeneración de célules solares constitúi un pequeñu segmentu del mercáu fotovoltaicu terrestre, y aproximadamente el 90 % del mercáu espacial.

La tercer xeneración de célules fotovoltaiques que se tán proponiendo na actualidá (2007) son bien distintes de los dispositivos semiconductores de les xeneraciones anteriores, yá que realmente nun presenten la tradicional unión p-n pa dixebrar el portadores de carga fotoxeneraos. P'aplicaciones espaciales, tán estudiándose dispositivos de buecos cuánticos (puntos cuánticos, cuerdes cuántiques, etc.) y dispositivos qu'incorporen nanotubos de carbonu, con un potencial de más del 45 % d'eficiencia AM0. P'aplicaciones terrestres, atopar en fase d'investigación dispositivo qu'inclúin célules fotoelectroquímicas, célules solares de polímeros, célules solares de nanocristales y célules solares de tintes sensibilizaes.