La création de l'énergie solaire photovoltaïque dépend du principe photoélectrique ou photovoltaïque, qui consiste à convertir la lumière en électricité. Ce processus est réalisé à partir de matériaux qui ont la capacité d'absorber des photons et d’émettre des électrons. Lorsque ces électrons libres sont capturés, il en résulte un courant électrique qui peut être utilisé comme électricité.

En 1.839, le physicien français Edmond Becquerel fût le premier à observer l'effet photoélectrique. Plus tard, Willbughby Smith en 1873 ainsi que Lenard en 1900 vérifièrent son existence dans différentes conditions. En 1921, Albert Einstein remporte le prix Nobel de physique grâce à ses travaux qui décrivent la nature de la lumière et l'effet photoélectrique et dans lesquels la technologie photovoltaïque y est basée. En 1920, le physicien américain Millikan corrobora la théorie d'Einstein. Le premier module photovoltaïque fût construit en 1954 dans les laboratoires de Bell mais fût seulement traitée comme une expérience scientifique car son coût était trop élevé pour une utilisation à grande échelle.

Depuis lors, la succession de nouveaux procédés industriels ainsi que l'expansion du marché de consommation ont conduit à une réduction drastique des coûts de production des modules. Les cellules photovoltaïques sont fabriquées à partir de  silicium, un matériau semi-conducteur très utilisé en électronique.

Pour les cellules photovoltaïques, une tranche de semi-conducteurs reçoit un traitement chimique spécial afin de former un champ électrique, positif d'un côté et négatif de l'autre. Lorsque la lumière du soleil frappe la cellule, les électrons d’échappent du matériau semi-conducteur.
Si des conducteurs électriques sont placés des deux côtés positifs et négatifs, formant un circuit électrique, les électrons peuvent être capturés sous forme d’électricité.

Cette électricité peut être utilisée pour alimenter une charge, par exemple pour allumer une ampoule. La combinaison de plusieurs cellules électriquement reliées entre elles et, montées sur une structure de support ou de cadre est appelé un module photovoltaïque.
Plusieurs modules peuvent être connectés les uns aux autres pour former un champ solaire. Les modules produisent de l'électricité en courant continu, qui peuvent être connectés en série ou en parallèle afin d’obtenir la tension requise.

Isofoton, entreprise pionnière dans la fabrication de modules photovoltaïques, se dédit au développement de la technologie photovoltaïque depuis 1981 et est actuellement leader dans les rangs espagnols et européens et occupe la septième place au niveau mondial.

L'électricité produite par les modules est utilisé de différentes manières selon leur application. Les principales utilisations de l’énergie solaire photovoltaïque sont l'électrification des zones isolées du réseau électrique (logement, systèmes de contrôle à distance, les télécommunications, enseignes lumineuses, éclairage des rues, des bateaux, des alarmes,....), le pompage solaire direct ou encore, la connexion au réseau.

Il existe essentiellement deux types d'applications de l'énergie photovoltaïque solaire, les installations hors-réseau et les centrales génératrices connectées au réseau.

Systèmes isolés d’énergie solaire photovoltaïque : Grâce à cette technologie, nous pouvons fournir de l'électricité dans les régions éloignées du réseau de distribution d'électricité. De cette manière, nous pouvons fournir de l'électricité à des chalets, des refuges de montagne, pour le pompage de l’eau, l’installation d'élevages, les systèmes d'éclairage, de balisage ou de communication, etc.

Les systèmes isolés sont essentiellement composés de la capture de l'énergie solaire, grâce à des panneaux solaires photovoltaïques, ainsi que du stockage de l'énergie électrique produite par ces panneaux dans les batteries.

Electrification des systèmes isolés :

Dans le cas de l'électrification des sites isolés du réseau électrique de distribution, l'énergie électrique produite par les modules passe par un régulateur de charge et est stockée dans des batteries, aussi appelées accumulateurs. Le convertisseur, si nécessaire, est chargé de transformer le courant continu des batteries en courant alternatif afin de satisfaire les besoins. La puissance des modules est mesurée en Watts-Crête (Wc). La capacité de stockage d'énergie par les batteries en Ampères-heure (Ah) et la capacité de régulation de charge en Ampères (A).
La consommation d'énergie est déterminée en Watts-heure (Wh) et la puissance nécessaire au convertisseur en Watts (W). Selon l'énergie consommée on détermine quels éléments doivent constituer une installation.
On appelle autonomie du système le nombre de jours que la batterie peut fournir en énergie sans avoir reçu de charge, et donc que les modules n’ont strictement pas reçu de lumière du soleil.

Le pompage solaire direct :
Dans les stations de Pompage Solaire Direct, l’énergie produite par les modules est transformée au moyen d'un variateur de vitesse afin d’administrer l’électricité à la pompe.
Le nombre de modules nécessaires pour le pompage est déterminé par la hauteur d'élévation et le volume nécessaire. Il faudra également tenir en compte si l'eau montera jusqu’à ras bord, si elle sera utilisée directement au compte-goutte ou alors, stockée dans un réservoir.

Les systèmes photovoltaïques connectés au réseau : Cette application consiste à produire de l'électricité en utilisant des panneaux solaires photovoltaïques et à l'injecter directement dans le réseau de distribution électrique. Actuellement, dans les pays comme l'Espagne, l'Allemagne ou le Japon, les sociétés de distribution d'électricité sont tenues de par la loi d’acheter l'énergie injectée dans le réseau par ces centrales photovoltaïques.

Le prix de vente de l'énergie est également fixé par la loi de manière à encourager la production d'électricité solaire dont les installations sont amorties sur une période de temps variant entre 7 et 10 ans.

Ce type de centrale photovoltaïque peut aller de petites installations sur notre toit ou terrasse de 1 à 5 kWc, à une installation de 100 kWc sur un terrain ou sur les toits de bâtiments industriels, ou encore à des parcs de plusieurs mégawatts.

Le modèle le plus développé en Espagne fût connu sous le nom de  ferme solaire, qui consiste en un regroupement de plusieurs installations de différents propriétaires en terres rurales. Chaque installation possède une puissance allant jusqu’à 100 kW, ce qui correspond au seuil établi par la législation pour le prix de vente maximum de l’énergie électrique. Ces installations peuvent être fixes ou mobiles, de tel sorte que les panneaux photovoltaïques sont montés sur des structures qui se déplacent en fonction du soleil afin de maximiser la production d'électricité.

La demande pour ce genre d’installations a connu un tel essor ces dernières années que des lignes électriques de nombreuses zones rurales ont été saturées, résultant une augmentation du prix des terrains agricoles ainsi que la disparation de demande de raccordement aux réseaux de distribution.

Nous sommes maintenant proches d'un tournant dans ce marché en raison de sa proximité avec l’immense marché de l’autoconsommation.

La connexion au réseau :
Dans les installations de connexion au réseau de distribution électrique, l’énergie produite par les modules est transformée en courant alternatif avec la même fréquence que le réseau électrique afin d’être injecté en elle. Dans ce cas, l’entreprise devra payer toute l'énergie produite par le système photovoltaïque.
En Espagne ainsi que dans d'autres pays,  il est permit de se connecter au réseau pour un coût d’environ 0,12 c € / kWh. Dans quelques années, ce type d'énergie sera compétitif par rapport aux autres énergies ( grid parity ).