Ein Photovoltaik-Array ist eine Anordnung von Photovoltaik-Paneelen. Photovoltaik-Panels oder PV-Panels werden häufiger als Solarpanels bezeichnet. Sie absorbieren Licht, insbesondere Sonnenlicht, und wandeln es in nutzbare Energie um. Die Photovoltaikanlage ist ein Schlüsselelement bei der Gewinnung von Sonnenenergie. Bedenken hinsichtlich der Umweltauswirkungen fossiler Brennstoffe und neue Fortschritte in der PV-Technologie haben das Interesse an Solarenergie im 21. Jahrhundert gesteigert.
Photovoltaik wird durch den photovoltaischen Effekt erzeugt, der erstmals im 19. Jahrhundert entdeckt wurde. Lichtteilchen, Photonen genannt, werden auf eine PV-Zelle oder eine Gruppe von Zellen gerichtet. Die chemischen Eigenschaften dieser Zellen bewirken, dass die Photonen Elektronen in Bewegung setzen, die für die Elektrizität verantwortlichen subatomaren Teilchen. Die Struktur der PV-Zelle leitet diese Elektronen in einen elektronischen Schaltkreis und wandelt sie in nutzbaren Strom um. Die erste Photovoltaikanlage wurde in den 1950er Jahren gebaut.
Anfangs hatte die Photovoltaikanlage begrenzte, hauptsächlich wissenschaftliche Verwendungen. PV-Arrays wurden zuerst verwendet, um Satelliten im Orbit mit Energie zu versorgen. Sie werden immer noch zu diesem Zweck verwendet; die Internationale Raumstation ISS und die Sondierungssonde Juno werden beide von Photovoltaik-Arrays angetrieben. Erdgebundene Verwendungen umfassen Geräte, die sich in Gebieten befinden, in denen der Anschluss an ein Stromnetz über Stromleitungen nicht praktikabel oder unmöglich ist. Freizeitfahrzeuge und eigenständige Autobahnschilder sind zwei gängige Beispiele.
Ein Photovoltaik-Array besteht aus einer kleinen oder großen Gruppe verbundener PV-Module, je nach gewünschter Leistung. Das angeschlossene System enthält oft einen Wechselrichter, um Strom in die von den meisten Haushaltsgeräten benötigte Wechselstromform (AC) umzuwandeln. Überschüssiger Strom wird in Speicherbatterien gespeichert oder kann in einigen Systemen in das lokale Stromnetz geleitet werden, um eine Gutschrift für zukünftige Stromrechnungen bereitzustellen. Während PV-Zellen aus jedem Licht Strom erzeugen können, ist Sonnenlicht bei weitem die häufigste Quelle. Die Photovoltaikanlage muss dort platziert werden, wo sie tagsüber die maximale Sonneneinstrahlung erhält; selbst geringer Schatten kann die Effizienz stark beeinträchtigen.
Frühe PV-Generatoren waren teuer und umständlich und beschränkten ihre Verwendung auf Personen mit großen Geldbeuteln und ernsthaften Verpflichtungen gegenüber alternativen Energien. Im 21. Jahrhundert wurden Dünnschichtzellen perfektioniert, wodurch das Photovoltaik-Array leichter und wirtschaftlich machbar wurde. Gleichzeitig nahm die Besorgnis der Öffentlichkeit über die Kosten und Umweltauswirkungen fossiler Brennstoffe wie Kohle und Benzin zu. Dies führte zu staatlichen Anreizen und anderen Initiativen zur alternativen Energieerzeugung. Infolgedessen hat die Solartechnologie weltweit an Popularität und Verwendung zugenommen.