Sekä aurinkokennot että kasvit keräävät energiaa auringonvalosta. Aurinkosähkökennot keräävät auringonvalon ja muuttavat sen sähköksi. Kasvilehdet keräävät auringonvaloa ja muuttavat sen varastoituneeksi kemialliseksi energiaksi. Sekä aurinkokennot että laitokset tekevät samaa työtä, mutta tekevät sen eri tavoin. Näiden kahden lähestymistavan välillä on kuitenkin yhtäläisyyksiä. Yksi aurinkokennotyyppi on jopa suunniteltu olevan mahdollisimman samanlainen kuin fotosynteesi.
Energiaa valosta
Energia auringonvalossa tulee pieninä paketteina, joita kutsutaan fotoneiksi. Kukin fotoneista kuljettaa vähän energiaa. Sinisen fotonin energia on korkeampi kuin punaisen fotonin energia. Se on tärkeää, koska sekä aurinkokennot että kasvit voivat absorboida auringonvaloa vain, jos energia on oikein. Kun materiaali absorboi auringonvaloa, valossa olevat fotonit siirtävät energiansa materiaalin elektroneihin. Elektronit voivat absorboida energiaa vain kapealla alueella, joten tietty elektroni pystyy hyväksymään vain valon spektrissä olevien tiettyjen värien fotonien energiaa.
Oikea fotonienergia
Sekä aurinkosähkö että fotosynteettiset laitokset on perustettu absorboimaan fotoneja. Fotosynteesissä evoluutio on tuottanut klorofylliä, molekyyliä, joka absorboi kirkkaimman auringonvalon. Insinöörit ovat suunnitelleet aurinkosähköä varten kiteitä, joissa elektronit voivat käyttää vain auringonvalon fotonien sisältämää energiaa. Molemmissa tapauksissa elektronit absorboivat fotoneja, jotka vievät ylimääräisen energian. Elektronia, jolla on ylimääräistä energiaa, kutsutaan viritetyksi elektroniksi tai viritetyssä tilassa olevaksi elektroniksi.
Innoissaan olevien elektronien käsittely
Sekä kasvi- että aurinkokennojen on käsiteltävä virittyneitä elektroneja nopeasti, ennen kuin ne luovuttavat energiansa ja palaavat takaisin ollessaan ennen kuin ne absorboivat fotonejaan. Fotosynteesissä ongelma ratkaistaan siirtämällä elektroni molekyylistä toiseen, kunnes se asettuu molekyyliin, joka voi varastoida energiaa pitkään. Aurinkosähkössä viritetyt elektronit sekoitetaan piiriin, jossa ne joko ajavat jotain heti tai reititetään akkuun varastointia varten.
Väriaineherkät solut
On olemassa epätyypillinen aurinkokennotyyppi, joka yrittää kopioida fotosynteesin toiminnan. Sen sijaan, että elektroni siirtyisi mahdollisimman nopeasti identtisten atomien kiteen läpi, väriaineherkistetty aurinkokenno absorboi energiaa värimolekyylissä, siirtää sitten viritetyn elektronin toiseen materiaaliin, joka sijaitsee värin vieressä molekyyli. Se estää elektronia menettämästä energiaansa turhaan. Kun elektroni on kytketty piiriin, se kulkee toisen materiaalin läpi ilman liikaa vaaraa menettää energiaansa.
