x75px| inversor de cadena solar y otros componentes de BOS en Vermont, Estados Unidos.x75px|Panel solar en una azotea en Hong Kongx75px| BIPV en un balcón en Helsinki, Finlandiax115px|Sistema sobre tejado en Boston (Estados Unidos)x115px| Parque solar de Westmill (Reino Unido)x108px|Seguidor solar de dos ejes con módulos fotovoltaicos de concentración en Golmud, Chinax108px|La Granja Solar Topaz, una de las mayor central fotovoltaica del mundo, vista desde el espaciox75px|Large commercial flattop systemx75px|Solar farm at Mt. Komekura, Japanx75px|PV system on Germany's highest mountain-top Sistemas y componentes de energía fotovoltaica:

Arriba:Inversor de cadena solar y otros componentes de BOS - Panel solar en una azotea en Hong Kong) - BIPV en un balcón de Helsinki (Finlandia) Centro: Sistema sobre tejado en Boston (Estados Unidos) - Parque solar de Westmill (Reino Unido) - Seguidor solar de dos ejes con módulos fotovoltaicos de concentración en Golmud, China - La granja solar Topaz, una de las mayor central fotovoltaica del mundo, vista desde el espacioAbajo: Sistema fotovoltaico comercial sobre tejado de unos 400 kWp - Central eléctrica en el monte Komekura (Japón) - Sistema solar fotovoltaico en Zugspitze, la cima más alta de Alemania Un sistema fotovoltaico, también sistema FV o sistema de energía solar, es un sistema de energía diseñado para suministrar energía solar utilizable por medio de la energía fotovoltaica. Consiste en una disposición de varios componentes, incluidos los paneles solares para absorber y convertir la luz solar en electricidad, un inversor solar para convertir la salida de corriente continua a corriente alterna, así como el montaje, el cableado y otros accesorios eléctricos para establecer un sistema de trabajo. También puede utilizar un sistema de seguimiento solar para mejorar el rendimiento general del sistema e incluir una solución de batería integrada, ya que se espera que los precios de los dispositivos de almacenamiento bajen. En sentido estricto, un conjunto solar sólo abarca el conjunto de paneles solares, la parte visible del sistema fotovoltaico, y no incluye todo el resto del hardware, a menudo resumido como balance del sistema (BOS). Como los sistemas fotovoltaicos convierten la luz directamente en electricidad, no deben confundirse con otras tecnologías solares, como la energía solar concentrada o la energía solar térmica, utilizadas para la calefacción y la refrigeración.

Los sistemas fotovoltaicos van desde los pequeños, montados en tejados o integrados en edificios, con capacidades de unos pocos a varias decenas de kilovatios, hasta las grandes centrales eléctricas de cientos de megavatios. Hoy en día, la mayoría de los sistemas fotovoltaicos están conectados a la red, mientras que los sistemas aislados representan una pequeña parte del mercado.

Los sistemas fotovoltaicos, que funcionan de forma silenciosa y sin piezas móviles ni emisiones ambientales, han pasado de ser aplicaciones de nicho de mercado a una tecnología madura utilizada para la generación de electricidad en general. Un sistema en el tejado recupera la energía invertida en su fabricación e instalación en un plazo de 0,7 a 2 años y produce alrededor del 95% de energía renovable limpia neta a lo largo de una vida útil de 30 años:30 Service Lifetime Prediction for Encapsulated Photovoltaic Cells/Minimodules, A.W. Czanderna and G.J. Jorgensen, National Renewable Energy Laboratory, Golden, CO.

Debido al crecimiento de la energía fotovoltaica, los precios de los sistemas fotovoltaicos han disminuido rápidamente desde su introducción. Sin embargo, varían según el mercado y el tamaño del sistema. En 2014, los precios de los sistemas residenciales de 5 kilovatios en Estados Unidos rondaban los 3,29 dólares por vatio, mientras que en el mercado alemán, muy penetrado, los precios de los sistemas sobre tejado de hasta 100 kW bajaron a 1,24 euros por vatio. Hoy en día, los módulos fotovoltaicos representan menos de la mitad del coste total del sistema,Fraunhofer ISE Levelized Cost of Electricity Study, November 2013, p. 19 dejando el resto a los demás componentes del BOS y a los costes blandos, que incluyen la adquisición de clientes, la obtención de permisos, la inspección y la interconexión, la mano de obra de la instalación y los costes de financiación.

Sistema moderno

Descripción general miniaturadeimagen|300px| Diagrama de los posibles componentes de un sistema fotovoltaico Un sistema fotovoltaico convierte la radiación solar, en forma de luz, en electricidad utilizable. Se compone del conjunto solar y del resto de componentes del sistema. Los sistemas fotovoltaicos pueden clasificarse en función de varios aspectos, como por ejemplo, sistemas conectados a la red frente a sistemas independientes, sistemas integrados en edificios frente a sistemas montados en bastidores, sistemas residenciales frente a sistemas de servicios públicos, sistemas distribuidos frente a sistemas centralizados, sistemas montados en tejados frente a sistemas montados en el suelo, sistemas de seguimiento frente a sistemas de inclinación fija, y sistemas de nueva construcción frente a sistemas readaptados. Otras distinciones pueden ser: sistemas con microinversores frente a inversores centrales, sistemas que utilizan silicio cristalino frente a tecnología de capa fina y sistemas con módulos de fabricantes chinos frente a europeos y estadounidenses.

Aproximadamente el 99% de los sistemas de energía solar europeos y el 90% de los estadounidenses están conectados a la red eléctrica, mientras que los sistemas sin conexión a la red son algo más comunes en Australia y Corea del Sur.:14 Los sistemas fotovoltaicos rara vez utilizan el almacenamiento en baterías. Esto puede cambiar, ya que los incentivos gubernamentales para el almacenamiento de energía distribuida se aplican y las inversiones en soluciones de almacenamiento se vuelven gradualmente viables económicamente para los sistemas pequeños.FORBES, Justin Gerdes, Solar Energy Storage About To Take Off In Germany and California, 18 July 2013 Una instalación solar residencial típica se monta en el tejado, en lugar de integrarse en el tejado o la fachada del edificio, lo que resulta mucho más caro. Las centrales solares a escala de servicios públicos están montadas en el suelo, con paneles solares fijos e inclinados, en lugar de utilizar costosos dispositivos de seguimiento. El silicio cristalino es el material predominante en el 90% de los módulos solares producidos en todo el mundo, mientras que su rival, la película fina, ha perdido cuota de mercado.:17-20 Cerca del 70% de todas las células y módulos solares se producen en China y Taiwán, y sólo el 5% por fabricantes europeos y estadounidenses.:11-12 La capacidad instalada tanto de pequeños sistemas en tejados como de grandes centrales solares está creciendo rápidamente y a partes iguales, aunque hay una tendencia notable hacia los sistemas a escala de servicios públicos, ya que el foco de atención de las nuevas instalaciones se está desplazando de Europa a regiones más soleadas, como el cinturón solar de Estados Unidos, que se oponen menos a las huertas solares montadas en el suelo y los inversores hacen más hincapié en la rentabilidad.:43

Impulsado por los avances tecnológicos y el aumento de la escala y la sofisticación de la fabricación, el coste de la energía fotovoltaica disminuye continuamente. Hay varios millones de sistemas fotovoltaicos distribuidos por todo el mundo, sobre todo en Europa, con 1,4 millones de sistemas sólo en Alemania.:5 - así como en Norteamérica, con 440.000 sistemas en Estados Unidos.US Solar Market Grew 41%, Had Record Year in 2013 | Greentech Media La eficiencia de conversión de energía de un módulo solar convencional aumentó del 15 al 20% desde 2004.:17 y un sistema fotovoltaico recupera la energía necesaria para su fabricación en unos 2 años. En lugares con una irradiación excepcional, o cuando se utiliza la tecnología de capa fina, el llamado tiempo de recuperación de la energía se reduce a un año o menos.:30-33 La medición neta y los incentivos financieros, como las tarifas preferenciales para la electricidad generada por la energía solar, también han apoyado en gran medida las instalaciones de sistemas fotovoltaicos en muchos países.Renewable Energy Policy Network for the 21st century (REN21), Renewables 2010 Global Status Report , Paris, 2010, pp. 1–80. El coste nivelado de la electricidad procedente de sistemas fotovoltaicos a gran escala ha llegado a ser competitivo con las fuentes de electricidad convencionales en una lista cada vez más amplia de regiones geográficas, y se ha alcanzado la paridad de red en unos 30 países diferentes.

En 2015, el mercado mundial de la energía fotovoltaica, en rápido crecimiento, se acerca a la marca de los 200 GW, unas 40 veces la capacidad instalada en 2006. Estos sistemas contribuyen actualmente a un 1% de la generación de electricidad en todo el mundo. Los principales instaladores de sistemas fotovoltaicos en términos de capacidad son actualmente China, Japón y Estados Unidos, mientras que la mitad de la capacidad mundial está instalada en Europa, con Alemania e Italia suministrando entre el 7% y el 8% de su respectivo consumo nacional de electricidad con energía solar fotovoltaica. La Agencia Internacional de la Energía prevé que la energía solar se convierta en la mayor fuente de electricidad del mundo en 2050, y que la energía solar fotovoltaica y la térmica concentrada contribuyan al 16% y al 11% de la demanda mundial, respectivamente.

Conexión a la red solar miniaturadeimagen|240x240px| Esquemas de un sistema fotovoltaico residencial típico Un sistema conectado a la red está conectado a una red independiente mayor (normalmente la red eléctrica pública) y alimenta energía directamente a la red. Esta energía puede ser compartida por un edificio residencial o comercial antes o después del punto de medición de ingresos, dependiendo de si la producción de energía acreditada se calcula independientemente del consumo de energía del cliente (tarifa de alimentación) o sólo sobre la diferencia de energía (medición neta). Estos sistemas varían en tamaño, desde los residenciales (2-10 kWp) hasta las centrales solares (hasta decenas de MWp). Se trata de una forma de generación de electricidad descentralizada. La inyección de electricidad en la red requiere la transformación de la corriente continua en corriente alterna mediante un inversor de red especial y sincronizado. En las instalaciones del tamaño de un kilovatio, el voltaje del lado de CC del sistema es tan alto como se permite (normalmente 1000 V, excepto los 600 V residenciales de EE. UU.) para limitar las pérdidas óhmicas. La mayoría de los módulos (60 o 72 células de silicio cristalino) generan entre 160 W y 300 W a 36 voltios. A veces es necesario o deseable conectar los módulos parcialmente en paralelo en lugar de todos en serie. Un conjunto de módulos conectados en serie se denomina "cadena".

Escala del sistema