A estrutura elementar de um painel FV é a célula FV, que é basicamente um diodo semicondutor cuja junção P-N está exposta à luz [25][26]. Na Figura 3.2, é representada uma célula FV onde finas camadas ou filmes de Si são conectados a um terminal elétrico com um lado do Silício dopado para formar a junção P-N. Com a incidência de fótons, dependendo da energia fornecida, há a geração e transporte dos elétrons livres na junção P-N que são coletados nos terminais elétricos do dispositivo.

A célula FV idealmente seria representada por uma fonte de corrente em paralelo com um diodo representando, respectivamente, a corrente gerada pelo efeito fotoelétrico e a junção P-N, entretanto esse modelo não é válido devido às perdas. Para contemplar as perdas por corrente de fuga e queda de tensão nos contatos metálicos, o novo modelo, Figura 3.3, insere uma resistência em paralelo e uma resistência série ao modelo da célula ideal.

Esse modelo apresenta um bom equilíbrio entre precisão e simplicidade na representação de uma célula solar. Entretanto, uma célula solar apresenta uma potência pequena que restringe severamente a quantidade de aplicações práticas possíveis. Essa restrição leva à associação das células em série ou paralelo ou em ambas formas para obter uma maior corrente, tensão e potência na saída. Esse conjunto de células em uma mesma estrutura é denominado de módulo ou painel fotovoltaico. Ainda é possível associar esses módulos de maneira similar, caso ainda seja necessária uma potência maior, levando a formação dos arranjos fotovoltaicos.

A representação física do módulo fotovoltaico não difere esquematicamente da célula, mas requer que os parâmetros como resistência série, resistência paralelo, corrente e tensão sejam recalculados de acordo com a disposição interna das células no módulo. Na Tabela 3.1 e a Figura 3.4, respectivamente, é sintetizado a forma de calcular os parâmetros de um módulo, tendo como base uma célula, e apresentado o modelo físico do módulo com os novos parâmetros.