Moduły fotowoltaiczne produkują energię elektryczną wykorzystując zjawisko fotoelektryczne. Każdy moduł fotowoltaiczny składa się z płytek krzemowych, które połączone są ze sobą szeregowo – połączenie szeregowe sprawia, że napięcie wyjściowe modułu jest sumą napięć poszczególnych płytek krzemowych. Napięcie elektryczne pojedynczej płytki krzemowej wynosi 0,5 V, niezależnie od jej wielkości, natomiast wielkość płytki ma wpływ na wielkość przepływającego przez nią prądu elektrycznego. Wartości te są również niezależne również od rodzaju płytek krzemowych: poli- lub monokrystaliczne.
Pierwsze moduły fotowoltaiczne składały się z płytek krzemowych posiadających kształt okrągły (taki kształt mają monokrystaliczne walce, powstające podczas wzrostu monokryształów krzemu – metoda została opracowana przez polskiego naukowca – Jana Czochralskiego).
Na początku płytki krzemowe posiadały tylko jedną elektrodę pozwalającą wyprowadzić prąd elektryczny, przy czym w takim przypadku występują ograniczenia w zakresie wartości osiąganego prądu elektrycznego (max. 5 – 6 A).
Postęp związany ze wzrostem wartości prądu i tym samym osiąganej mocy przez płytki krzemowe, początkowo związany był ze wzrostem ilości elektrod przyspawanych do płytki krzemowej (od 1 do 12 elektrod, zwanych również bus barami). Wzrost ilości elektrod przyczynia się z jednej strony do wzrostu wartości prądu elektrycznego, jednakże w tym przypadku niestety zmniejsza się powierzchnia czynna krzemu (każda elektroda przesłania płytkę krzemową). Moc pojedynczego modułu fotowoltaicznego posiadającego 60 płytek krzemowych wynosiła 200 – 220 Wp (12 – 14 % sprawności) podczas zastosowania 2 elektrod i odpowiednio 230 – 250 Wp (15 – 16 % sprawności) przy wzroście do 3 elektrod (przy zastosowaniu technologii monokrystalicznej).
Kolejnym krokiem przy uzyskaniu wzrostu wydajności modułów krzemowych było wprowadzenie połówkowych płytek krzemowych (tzw. Hal cut), co doprowadziło do wzrostu wydajności modułów o ok. 10 – 15%. W tym przypadku prądy elektryczne przepływające przez pojedynczy moduł fotowoltaiczny mogą osiągać wartość ponad 9 A (moc pojedynczego modułu fotowoltaicznego wzrasta do ponad 330 Wp, przy 60 płytkach krzemowych, a sprawność modułów przekracza 20 %). Jednocześnie w przypadku modułów zbudowanych z płytek połówkowych (hal cut) wprowadzono zmodyfikowane połączenie części modułu (dolna i górna część, co przyczynia się do poprawy wydajności modułów w przypadku wystąpienia zacienienia jednej z części modułu fotowoltaicznego).
Przyszłość rozwoju technologii fotowoltaicznych i jednocześnie wzrostu sprawności modułów fotowoltaicznych będzie związana z poszukiwaniem rozwiązań bez elektrodowych, w szczególności unikania elektrod przymocowanych do części aktywnej płytek krzemowych – tylko w ten sposób możliwe będzie uzyskiwane kolejnych wzrostów wydajności modułów fotowoltaicznych (technologie back contact, shingled, PERC).
Z drugiej strony to poszukiwanie technologii produkcji krzemu, które będą wymagały jak najmniejszej ilości energii elektrycznej do wyprodukowania płytek krzemowych (dalsze obniżanie kosztów wytworzenia i ewentualne integracja fotowoltaiki w wyrobach budowlanych (dachówki, szyby, itp).
