I vantaggi dell’energia solare sono:

• assenza di uso combustibile e quindi di conseguenti problemi legati al suo acquisto, trasporto, stoccaggio e smaltimento;
• assenza di emissione chimica, termica ed acustica;
• non contribuisce al riscaldamento globale della Terra o alle piogge acide;
• non ha un rischio radioattivo;
• affidabilità degli impianti e scarsa manutenzione;
• costi di esercizio e manutenzione inesistenti;
• elevata vita utile complessiva: in particolare, i moduli, che rappresentano i componenti economicamente più rilevanti,    hanno una durata di vita garantita dai produttori fino a 20 anni senza subire significanti perdite di rendimento oltre tale limite continuano a produrre (indicativamente fini a 40 – 50 anni) con un decadimento significativo del rendimento che però continua ad essere superiore al 75% e quindi garantisce una produzione di energia utilizzabile dall’utente anche nei decenni successivi al termine dell’incentivo del conto economico (agevolazioni statali).

Gli svantaggi sono:

• elevato costo iniziale, con conseguenti lunghi tempi di ammortamento.
• inquinamento indiretto causato dai processi di produzione di silicio e degli altri componenti del sistema: moduli  fotovoltaici, cavi, strutture, etc.
• gli impianti usati hanno un certo impatto visivo e di occupazione del territorio, queste caratteristiche rendono la tecnologia fotovoltaica particolarmente adatta negli edifici urbani, eliminando così l’impatto ambientale.

L’utilizzazione dell’energia solare nella forma termica risulta essere un sussidio all’impiego di energia termica da combustione e di energia elettrica in molte applicazioni civili e industriali.
La conversione diretta dell’energia solare in energia elettrica avviene invece mediante l’effetto fotovoltaico [I2] [E2] [F2] [ES2]. La cella fotovoltaica utilizza il fenomeno fisico dell’interazione dell’energia luminosa con gli elettroni di valenza nei materiali semiconduttori.
L’efficienza di una cella fotovoltaica risulta dal rapporto tra la potenza massima da essa erogata e l’irraggiamento incidente sulla sua superficie. Di tutta l’energia che investe la cella solare sotto forma di radiazione luminosa, solo una parte viene convertita in energia elettrica disponibile ai suoi morsetti. L’efficienza di conversione per celle commerciali al silicio monocristallino è in genere compresa tra il 10% e il 14%, mentre realizzazioni speciali in laboratorio hanno raggiunto valori del 23%.
Il silicio, materiale maggiormente utilizzato dalle industrie per la fabbricazione delle celle fotovoltaiche, è l’elemento più diffuso in natura dopo l’ossigeno. Tuttavia, per essere sfruttato opportunamente, deve presentare un’adeguata struttura molecolare e un elevato grado di purezza.
Il problema che si presenta, e che è tipico anche di tutta la tecnologia di produzione dei semiconduttori [I3] [E3] [F3] [ES3], è quello della necessità di ridurre al minimo il tasso di impurezze presenti nel materiale, al fine di ottenere la migliore efficienza della conversione fotovoltaica.
La struttura di un sistema fotovoltaico può essere molto varia: si hanno sistemi ad inclinazione fissa (in genere pari all’angolo corrispondente alla latitudine del luogo) oppure ad inseguimento (in modo da realizzare l’inseguimento continuo del sole).
In generale gli impianti fotovoltaici [I4] [E4] [F4] [ES4] possono essere grid connected (connessi in rete) o stand alone (isolati): i sistemi isolati sono dotati di accumulo, necessario perché il campo fotovoltaico può fornire energia solo nelle ore diurne.
Negli impianti grid connected l'energia viene convertita direttamente in corrente elettrica alternata che può alimentare le normali utenze oppure essere immessa nella rete, con la quale lavora in regime di interscambio. Un impianto fotovoltaico a immissione in rete é principalmente composto dai seguenti componenti:

1. Cella solare: per la trasformazione di energia solare in energia elettrica. Per ricavare più potenza vengono collegate tra loro diverse celle.
2. Inverter: trasforma la corrente continua proveniente dai moduli corrente alternata convenzionale a 230V monofase o 400 V trifase. Questo adattatore é assolutamente necessario per il corretto funzionamento delle utenze collegate e per l'alimentazione della rete. L'inverter deve sottostare ad alcune norme tecniche che sfortunatamente non sono standardizzate per tutta Europa, quindi il futuro proprietario di un tetto fotovoltaico deve verificare l'effettiva compatibilità dell'inverter con le norme del proprio paese, prima di considerare qualsiasi altro criterio di scelta. I criteri di qualità sono: tensione, frequenza e sfasamento della corrente, sicurezza (scollegare la rete in caso di black-out) e affidabilità nel tempo. Inoltre va verificato che:

• il rendimento sia pari al 90% a un livello di potenza superiore del 5% a quello nominale (è il livello medio degli apparecchi sul mercato);
• siano regolabili all'interno i parametri per adattarsi alla rete elettrica locale (da riaggiustare dopo qualche mese dall'avvio);
• ci sia una protezione (interna o esterna) da sovratensioni di rete (fulmini). Questo è uno dei punti delicati da verificare, perché è la principale causa di panne.

3. Quadro elettrico: in esso avviene la distribuzione dell'energia. In caso di consumi elevati o in assenza di alimentazione da parte dei moduli fotovoltaici la corrente viene prelevata dalla rete pubblica. In caso contrario l'energia fotovoltaica eccedente viene di nuovo immessa in rete. Inoltre esso misura la quantità di energia fornita dall'impianto fotovoltaico alla rete.
4. Rete: allacciamento alla rete pubblica dell'azienda elettrica.
5. Utenze: apparecchi alimentati dall'impianto fotovoltaico.

Rispetto agli impianti fotovoltaici grid connected, gli impianti fotovoltaici stand alone si differenziano perché oltre alla cella solare e all’inverter devono essere utilizzati:

1. Regolatore di carica: é un apparecchio elettronico che regola la ricarica e la scarica degli accumulatori. Uno dei suoi compiti é di interrompere la ricarica ad accumulatore pieno (possibilità di programmazione e controllo del sistema).
2. Accumulatori: sono solitamente al piombo. Costituiscono i magazzini di energia di un impianto fotovoltaico. Forniscono energia elettrica quando i moduli non sono in grado di produrne, per mancanza di irraggiamento solare.

Quando è necessario che la tensione verso l'utenza abbia un valore costante vengono utilizzati dei regolatoti di circuiti e tensioni, ciò massimizza le prestazioni del campo fotovoltaico facendolo lavorare con valori di tensione e corrente ottimali (dispositivi Maximum Power Point Cracker o MPPT-inseguitori del punto di massima potenza).
I moduli fotovoltaici [I5] [E5] [F5] [ES5] sono opportunamente collegati in serie e in parallelo in modo da realizzare le condizioni operative desiderate. Più moduli assemblati meccanicamente tra loro formano il pannello, mentre moduli o pannelli collegati elettricamente in serie, per ottenere la tensione nominale di generazione, formano la stringa. Infine il collegamento in parallelo di più stringhe costituisce il campo.
Tra le energie rinnovabili, la fotovoltaica è quella che merita la maggior attenzione, tenuto conto della radiazione solare disponibile e del potenziale elettrico teoricamente ad essa associabile.
Il problema del fotovoltaico è però rappresentato dai costi, attualmente molto elevati anche se in progressiva diminuzione. Il costo di un sistema fotovoltaico isolato dalla rete varia molto in funzione di tipologia d’impianto, dimensione, luogo d’installazione, requisiti e specifiche tecniche.
Con nuovi sviluppi scientifici e tecnologici e l’aumento dei volumi di produzione si potrebbe avere una significativa riduzione del costo del kWh fotovoltaico, tale da assicurare un largo mercato, soprattutto per generazione isolata nei paesi in via di sviluppo.