Et solcellepanel består af snesevis af individuelle celler, der er koblet sammen for at producere en output svarende til det samlede antal af alle cellerne i panelet. Det aktive materiale i hver celle er silicium, det samme element, hvorfra der fremstilles solid-state elektronik. Silicium har fotoelektriske egenskaber, der genererer strøm, når du skinner lys på det.
Metalloider
En speciel gruppe af grundstoffer kaldet metalloider indtager et område mellem metaller og ikke-metaller i det periodiske system; metalloider har nogle egenskaber af metaller og nogle af ikke-metaller. For eksempel kan metalloider være skøre som ikke-metaller, men lede elektricitet som metaller. To hovedeksempler på metalloide elementer er silicium og germanium. Af de to har silicium flere anvendelser inden for elektronik, fordi germanium har problemer i miljøer, der er varmere end stuetemperatur.
Dopet silicium
En proces kaldet doping blander små mængder urenheder i silicium og ændrer dets elektroniske egenskaber. For eksempel, når silicium er doteret med bor, har det et overskud af positive elektriske ladninger. Dopet med arsen bliver siliciums ladning negativ. En solcelle er en sandwich bestående af to lag silicium, det ene positive og det andet negativt. De to sider fungerer som positive og negative terminaler på et batteri.
Fotoelektrisk effekt
Når lys falder på overfladen af en solcelle, bevæger energien elektroner i silicium. Tilsluttet et kredsløb bliver solcellen en kilde til elektrisk strøm. Selvom strømmen, der leveres af en enkelt celle, er lille - i størrelsesordenen et par milliampere - giver strømmen af mange celler i et solpanel sammenkoblet flere forstærkere af strøm.
Silicons svar på lys
I fuldstændigt mørke producerer en solcelle ingen strøm. Efterhånden som lysmængden øges, øges cellens output. Cellens maksimale strøm er dog begrænset; ethvert ekstra lys ud over en maksimal lysstyrke producerer ikke øget elektrisk output. Ud over lysstyrken har bølgelængden af det indfaldende lys også betydning. En typisk silicium-solcelle reagerer på de fleste af de synlige og infrarøde dele af solens lysspektrum, men nogle bølgelængder i de gule og røde områder absorberes dårligt. Nogle af de infrarøde og alle de længere bølgelængder passerer gennem solcellen og producerer ikke elektricitet.