Egyetlen napeleme nem tud megfelelő hasznos kimenetet nyújtani. A napelemrendszer kimeneti teljesítményének növeléséhez szükség van több ilyen napelemek összekapcsolására. Egy napelemmodul általában olyan számú napelemek soros kapcsolása, amely elérte a szükséges standard kimeneti feszültséget és teljesítményt. Egy napelemmodul 3 watt és 300 watt közötti teljesítményű lehet. A napelemmodulok vagy PV modulok a napelempályázó rendszerek alapvető építőkövei a piacra.
Valójában egyetlen napelem nagyon kevés energiát generál, körülbelül 0,1 és 2 watt között. De ilyen alacsony teljesítményű egységek használata nem praktikus rendszeralkotó elemekként. Ezért a szükséges mennyiségű ilyen cellát kombinálják együtt, hogy egy gyakorlatias, kereskedelmi szinten elérhető napelemegységet hozzanak létre, amit napelemmodulnak vagy PV modulnak nevezünk.
Egy napelemmodulban a napelemelek ugyanolyan módon vannak összekapcsolva, mint az akkumulátorbank rendszerében. Ez azt jelenti, hogy az egyik elem pozitív terminálja csatlakoztatva van a másik elem negatív termináljához. A napelemmodul feszültsége egyszerűen a sorban kapcsolt elemek feszültségének összege a modulon belül.
Egy napelem normál kimeneti feszültsége körülbelül 0,5 V, tehát ha 6 ilyen cellát sorban kapcsolunk, akkor a kimeneti feszültség 0,5 × 6 = 3 V lesz.
A napelemmodul kimenete függ néhány feltételtől, például a környező hőmérséklettől és a beejtő fény intenzitásától. Ezért a napelemmodul értékelése meg kell adódni ilyen feltételek mellett. Standard gyakorlat, hogy a PV vagy napelemmodul értékelését 25oC hőmérséklet és 1000 w/m2 fény sugárzási feltételeknél adják meg. A napelemmodulokat a kimeneti nyitott áramkör feszültségük (Voc), rövidzárlat áramuk (Isc) és csúcsteljesítményük (Wp) alapján osztályozzák.
Ez azt jelenti, hogy ez a három paraméter (Voc, Isc és Wp) biztonságosan elérhető egy napelemmodulból 25oC és 1000 w/m2 napfény sugárzás mellett.
Ezek a feltételek, azaz 25oC hőmérséklet és 1000 w/m2 napfény sugárzás, együttesen a Standard Teszt Feltételeket alkotják.
A standard teszt feltételek nem állnak rendelkezésre a helyszínen, ahol a napelemmodulok telepítésre kerülnek. Ez azért van, mert a napfény sugárzás és a hőmérséklet változik a helységtől és az időtől függően.
Ha egy grafikonon ábrázoljuk a napelemmodul feszültség-áram jellemzőit, X tengelyen a feszültséget, Y tengelyen pedig az áramot, akkor a grafikon a napelemmodul V-I jellemzőjét fogja képviselni.
Standard Teszt Feltételek mellett, ha a napelemmodul pozitív és negatív terminálait rövidzárlatba helyezzük, akkor a modul által szolgáltált áram a rövidzárlat áram. Ennek a nagyobb értéke jobb minőségű modult jelöl.
Bár a standard teszt feltételek mellett, ez az áram is függ a modulnak a fényhez kitett területétől. Mivel ez a területtől függ, jobb, ha rövidzárlat áram per egység terület formában fejezzük ki.
Ezt Jsc-ként jelöljük.
Tehát,
Ahol, A a modulnak a standard fény sugárzás (1000w/m2) hatására kitett területe. A napelemmodul rövidzárlat árama is függ a napelemek gyártási technológiájától.
A napelemmodul kimeneti feszültsége standard teszt feltételek mellett, amikor a modul terminálai nincsenek bármilyen terheléssel kapcsolódva. Ez a napelemmodul besorolása főleg attól függ, hogy milyen technológiát használnak a napelemek gyártásához. A magasabb Voc jobb minőségű napelemmodult jelöl. A napelemmodul nyitott áramkör feszültsége is függ a működési hőmérséklettől.
Ez a maximális teljesítmény, amit a modul képes szolgáltatni a Standard Teszt Feltételek mellett. Rögzített méretű modul esetén, a magasabb maximális teljesítmény jobb modult jelöl. A maximális teljesítményt még csúcsteljesítménynek is nevezik, és Wm vagy Wp jelölésekkel adják meg.
Egy napelemmodul bármilyen feszültség-áram kombinációban működhet, amíg Voc és Isc.
De egy adott feszültség-áram kombináció mellett a standard feltételek mellett a kimeneti teljesítmény maximális. Ha a napelemmodul V-I jellemzőjének Y tengelyén haladunk, megtaláljuk, hogy a kimeneti teljesítmény majdnem lineárisan nő az árammal, de bizonyos áram után a kimeneti teljesítmény leesik, ahogy közeledik a rövidzárlat áramhoz, mert a rövidzárlat feltételek mellett a feszültség nullának tekinthető a napelemmodul terminálai között. Tehát világos, hogy a napelemmodul maximális kimeneti teljesítménye nem a maximális áram, azaz a rövidzárlat áram mellett történik, hanem egy adott árammel, ami kisebb, mint a rövidzárlat áram (Isc). Az áram, amely mellett a maximális kimeneti teljesítmény bekövetkezik, Im-ként jelöljük.
Hasonlóképpen, a napelemmodul maximális teljesítménye nem bekövetkezik a nyitott áramkör feszültség mellett, mert ez nyitott áramkör feltételek, és az áram a napelemen keresztül nullának tekinthető ebben a feltételben. De, ahogyan az előző esetben, a napelemmodul maximális teljesítménye egy feszültség mellett bekövetkezik, ami kisebb, mint a nyitott áramkör feszültség (Voc). A feszültség, amely mellett a maximális kimeneti teljesítmény bekövetkezik, Vm-ként jelöljük. A napelemmodul maximális teljesítményét a következőképpen adjuk meg
Az áram és a feszültség, amely mellett a maximális teljesítmény bekövetkezik, a maximális teljesítményi ponton lévő áram és feszültségnek hivatkozunk rájuk.
A napelemmodul kitöltési tényezője a maximális teljesítmény (P
