I pannelli solari fotovoltaici convertono la luce solare direttamente in energia elettrica.

Questi pannelli sfruttano l’effetto fotoelettrico e hanno una efficienza di conversione che arriva fino al 32,5% nelle celle da laboratorio. In pratica, una volta ottenuti i moduli dalle celle e i pannelli dai moduli e una volta montati in sede, l’efficienza media è di circa il 12%.
Questi pannelli necessitano di pochissima manutenzione, vanno solo puliti periodicamente.
La durata operativa stimata dei pannelli fotovoltaici è di circa 30 anni.
I difetti principali di questi impianti sono il costo dei pannelli e l’immagazzinamento dell’energia.

Altro e ovvio problema di questo genere di impianto è che l’energia viene prodotta solo durante le ore di luce e quindi non è adatta per qualunque situazione. Va rilevato che tuttavia la produzione da solare è maggiore proprio nei momenti di maggior richiesta, cioè durante il giorno e nelle stagioni calde, durante le quali ci sono i consumi dovuti agli impianti di ventilazione e condizionamento.

Negli ultimi anni sia l’Europa che lo Stato Italiano hanno messo a punto degli incentivi economici per chi decide di installare impianti a pannelli solari o a pannelli fotovoltaici.
L’installazione di pannelli fotovoltaici ha avuto il suo massimo sviluppo in Germania grazie ad una legislazione favorevole per la quale chi produce energia in eccesso la rivende al fornitore elettrico, che l’acquista allo stesso prezzo per Kwh. Si paga quindi in bolletta la differenza tra si quanto consuma e quanto si eroga all’ente elettrico e se il saldo è positivo si ottiene un accredito.

Analoghe iniziative, comunemente note come Conto Energia o Feed-in tariff, sono state intraprese da diversi stati europei ratificanti il Protocollo di Kyoto, tra cui anche l’Italia, mediante il Decreto Interministeriale 28/07/2005 pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale n. 181 del 05/08/2005 e successivi aggiornamenti.
Recentemente in Italia, precisamente il 19 Settembre 2005 è entrato in vigore il cosiddetto “Conto Energia” DL 387/2003 (che recepisce la direttiva Europea 2001/11/CE).

Il Conto Energia prevede un piano di incentivi per favorire la realizzazione di impianti fotovoltaici domestici, condominiali o industriali.
Per usufruire del contributo occorre farne richiesta entro 60 giorni dalla fine dei lavori di installazione dell’impianto. Molte banche prevedono forme di finanziamento dedicate appositamnete all’installazione dei pannelli solari.

I pannelli fotovoltaici vengono utilizzati prevalentemente per alimentare dispositivi distanti dalle reti elettriche (sonde spaziali o ripetitori telefonici in alta montagna), o con richieste energetiche talmente ridotte che un allacciamento alla rete elettrica risulterebbe antieconomico (segnaletica stradale luminosa, parchimetri) e sconveniente dal punto di vista organizzativo. Ovviamente questi dispositivi devono essere dotati di accumulatori in grado di accumulare la corrente elettrica prodotta in eccesso durante la giornata per alimentare le apparecchiature durante le ore notturne e durante i periodi nuvolosi.

Con le attuali tecnologie i pannelli fotovoltaici sono sensibili anche alla radiazione infrarossa dei raggi solari e dunque producono energia elettrica anche in caso di tempo nuvoloso e pioggia. La quantità d’energia erogata è tuttavia variabile e difficilmente prevedibile, questa discontinuità rende difficile soddisfare in ogni momento la domanda di corrente, a meno di una produzione con un largo margine di sicurezza al di sopra dei picchi annuali di domanda.

Attualmente la maggior parte degli studi si concentrano su nuove generazioni di celle fotovoltaiche dotate di una maggior efficienza di quelle attuali o su celle fotovoltaiche dotate di un’efficienza simile a quella attuale ma molto più economiche. Studi più ambiziosi puntano alla realizzazione di centrali solari orbitanti. Queste centrali dovrebbero raccogliere i raggi solari direttamente nello spazio e trasmettere la potenza assorbita sulla Terra per mezzo di microonde o raggi laser. Gli attuali progetti di costruzione prevedono l’installazione di queste centrali nel 2040. Intanto l’8 aprile 2010 è decollato in Svizzera il Solar-Impulse HB-SIA, il primo aereo ed energia solare.

Sono in fase di sperimentazione prototipi di sistemi di cogenerazione fotovoltaica in cui si realizza la produzione simultanea di energia elettrica e termica.