Panele słoneczne są opracowywane w złożonym procesie łączącym badania naukowe, wiedzę inżynieryjną i technologię produkcji. Rozwój paneli słonecznych rozpoczyna się od wyboru i udoskonalenia materiałów, które mogą skutecznie przekształcać światło słoneczne w energię elektryczną. Naukowcy i inżynierowie prowadzą badania nad poprawą wydajności i trwałości ogniw słonecznych, które są podstawowymi jednostkami paneli słonecznych odpowiedzialnymi za przekształcanie światła słonecznego w energię elektryczną.
Aby stworzyć panele słoneczne, producenci rozpoczynają od produkcji ogniw słonecznych, zwykle wykonanych z materiałów na bazie krzemu. Proces rozpoczyna się od rafinacji surowego krzemu w wafle krzemowe o wysokiej czystości. Płytki te poddawane są procesom domieszkowania w celu uzyskania niezbędnych właściwości elektrycznych, które umożliwiają im wytwarzanie energii elektrycznej pod wpływem światła słonecznego. Zastosowano wiele warstw powłok przewodzących i antyrefleksyjnych, aby zwiększyć absorpcję światła i przepływ elektronów w ogniwie słonecznym.
Wytwarzanie paneli słonecznych polega na składaniu tych ogniw słonecznych w moduły lub panele. Ogniwa słoneczne łączy się ze sobą za pomocą lutowania lub klejów przewodzących na konstrukcji nośnej, zwykle wykonanej ze szkła lub trwałego materiału polimerowego. Panele są następnie hermetyzowane warstwami materiałów ochronnych, takich jak etylen i octan winylu (EVA) i szkło hartowane, aby wytrzymać warunki zewnętrzne i zapewnić długowieczność. Dodano połączenia elektryczne w celu skierowania wytworzonej energii elektrycznej z ogniw słonecznych do zewnętrznego systemu zasilania.
Surowcem do produkcji paneli słonecznych jest przede wszystkim krzem, będący zaraz po tlenie najobficiej występującym na Ziemi pierwiastkiem. Krzem o wysokiej czystości jest ekstrahowany z piasku krzemionkowego i poddawany kilku etapom oczyszczania w celu usunięcia zanieczyszczeń i uzyskania struktury krystalicznej wymaganej do produkcji ogniw słonecznych. Inne niezbędne materiały obejmują przewodzące metale do styków elektrycznych, szkło lub polimery do hermetyzacji paneli oraz różne powłoki i kleje zwiększające wydajność i trwałość.
Krzem jest dominującym materiałem używanym do produkcji paneli słonecznych, szczególnie w postaci płytek krzemowych. Płytki te są produkowane z wlewków oczyszczonego krzemu w procesie zwanym wzrostem kryształów i krojeniem. Płytki krzemowe stanowią podstawę ogniw słonecznych, gdzie poddawane są dalszej obróbce w celu uzyskania właściwości elektrycznych niezbędnych do zamiany światła słonecznego na energię elektryczną. Rozwój krzemowych paneli słonecznych przyczynił się do postępu w technikach produkcji i poprawy wydajności, dzięki czemu energia słoneczna stała się realną i zrównoważoną alternatywą dla konwencjonalnego wytwarzania energii elektrycznej z paliw kopalnych.
