Fotonaponska energija nastaje kada se sunčeva svjetlost pretvara u energiju pomoću solarnih ćelija ili poluvodiča. Ove poluvodičke ćelije obično su izrađene od silicija i ne sadrže korozivne materijale ili pokretne dijelove. Sve dok su solarne ćelije izložene svjetlu, proizvodit će fotonaponsku energiju uz minimalno održavanje. Ova energija je također ekološki čista, tiha i sigurna.
Izraz “fotonaponski” ima dva dijela: photo, grčka riječ koja znači svjetlo, i voltaic, referenca na inovatora električne energije Alessandra Voltu. Godine 1839. francuski fizičar Edmond Becquerel otkrio je fotonaponski efekt, proizvodnju volta korištenjem poluvodiča. Ovo otkriće potaknulo je daljnje eksperimentiranje s izvorima svjetlosti i poluvodičima, što je dovelo do izuma solarnih ćelija koje proizvode fotonaponsku energiju.
Pojedinačne solarne ćelije, koje se nazivaju i fotonaponske ćelije, proizvode se u različitim oblicima i veličinama. Ponekad je za napajanje uređaja potrebna samo jedna ćelija, ali najčešće su mnoge ćelije povezane jedna s drugom kako bi se formirale solarne ploče ili moduli. Ovi moduli se zatim mogu spojiti za stvaranje fotonaponskih nizova koji se mogu koristiti za napajanje malih zgrada ili velikih kompleksa. Rezultirajući izlaz fotonaponske energije ovisi o veličini niza. Veličina može varirati, ovisno o količini dostupne sunčeve svjetlosti i količini potrebne energije.
Iako izlazna snaga fotonaponskog energetskog sustava ovisi o ukupnoj količini izloženosti svjetlu, on će i dalje stvarati energiju u oblačnim ili oblačnim danima. Za pohranu ove energije za kasniji prijenos, potrošačima su dostupni različiti sustavi za pohranu. Većina pouzdanih sustava za pohranu koristi kombinaciju punjivih baterija i kondenzatora za pohranu energije, od kojih neki mogu biti dizajnirani za AC ili DC napajanje.
Količina energije koja je dostupna tijekom oblačnih dana i noću u fotonaponskom energetskom sustavu ovisi o izlaznoj energiji fotonaponskih modula i rasporedu baterija. Dodavanje dodatnih modula i baterija povećat će dostupnu snagu, ali i povećati cijenu sustava. Za najbolje rezultate, mora se provesti temeljita analiza potreba u odnosu na troškove kako bi se stvorio dizajn sustava koji će uravnotežiti troškove i potrebe s praktičnošću korištenja. Dobro dizajnirani sustavi nude mogućnost proširenja ili smanjenja kako se potrebe za energijom povećavaju ili smanjuju.
Fotonaponska energija se pojavljuje kao održivo rješenje energetskih problema diljem svijeta. Njegova trenutna upotreba uključuje elektrane, transport, opskrbu električnom energijom u ruralnim područjima i solarne ceste. Iako je još daleko od toga da postane glavni svjetski izvor energije, stalna istraživanja fotonaponske energije mogu donijeti obećanje nade u budućnost.