Фотоволтаичният слънчев панел се състои от десетки отделни клетки, свързани помежду си, за да се получи изход, равен на общия брой на всички клетки в панела. Активният материал във всяка клетка е силиций, същият елемент, от който е изработена полупроводниковата електроника. Силицият има фотоелектрични свойства, генерирайки ток, когато го осветявате.
Металоиди
Специална група от елементи, наречени металоиди, заема област между металите и неметалите в периодичната таблица; металоидите имат някои свойства на металите и някои на неметалите. Например, металоидите могат да бъдат крехки като неметали, но да провеждат електричество като метали. Два основни примера за металоидни елементи са силиций и германий. От двете силиция има повече приложения в електрониката, тъй като германийът има проблеми в по-топла среда от стайната температура.
Легиран силиций
Процес, наречен допинг, смесва малки количества примеси в силиций, променяйки своите електронни свойства. Например, когато силиций е легиран с бор, той има излишък от положителни електрически заряди. Легиран с арсен, силициевият заряд става отрицателен. Слънчевата клетка е сандвич от два слоя силиций, единият положителен, а другият отрицателен. Двете страни действат като положителни и отрицателни клеми на батерия.
Фотоелектричен ефект
Когато светлината пада върху повърхността на слънчева клетка, енергията движи електроните в силиция. Свързан с верига, слънчевата клетка се превръща в източник на електрически ток. Въпреки че токът, осигурен от една клетка, е малък - от порядъка на няколко милиампера - токовете на много клетки в един слънчев панел, обединени заедно, осигуряват няколко ампера ток.
Silicon’s Response to Light
В пълна тъмнина слънчевата клетка не произвежда ток. С увеличаване на количеството светлина, нараства и продукцията на клетката. Максималният ток на клетката обаче е ограничен; всяка допълнителна светлина над максималната яркост не води до повишена електрическа мощност. В допълнение към яркостта има значение и дължината на вълната на падащата светлина. Типична силициева слънчева клетка реагира на повечето видими и инфрачервени части на слънчевия светлинен спектър, но някои дължини на вълните в жълтите и червените области се абсорбират слабо. Някои от инфрачервените лъчи и всички по-дълги вълни преминават през слънчевата клетка и не произвеждат електричество.