Fotonaponske solarne ćelije apsorbiraju energiju sunčeve svjetlosti i pretvaraju je u električnu energiju. Da bi proces mogao funkcionirati, sunčeva svjetlost mora ući u materijal solarnih ćelija i apsorbirati se, a energija treba izaći iz solarne ćelije. Svaki od tih čimbenika utječe na učinkovitost solarne ćelije. Neki su čimbenici isti za velike i male solarne ćelije, ali postoje neki koji se razlikuju ovisno o veličini. Čimbenici koji se razlikuju obično olakšavaju manjim solarnim ćelijama da budu učinkovitije od njihovih većih kolega.
Učinkovitost
Postoji nekoliko različitih načina definiranja učinkovitosti. Ono što iz perspektive potrošača ima najviše smisla je kao omjer proizvedene električne energije i ukupne energije sunčeve svjetlosti koja pogađa područje solarne ćelije. Postoji mnogo vrsta solarnih ćelija. Višenamjenske ćelije vrlo su skupe, ali mogu biti u učinkovitosti od oko 40 posto. Silicijske stanice učinkovite su od 13 do 18 posto, dok su drugi pristupi nazvani "tankoslojne stanice" učinkoviti od 6 do 14 posto. Materijal, dizajn i konstrukcija ćelije imaju puno veći utjecaj na učinkovitost od veličine.
Ulazak svjetla
Prvi faktor koji određuje učinkovitost solarne ćelije je količina svjetlosti koja je ulazi u materijal solarne ćelije. Površina solarne ćelije mora imati nekakav električni kontakt da bi dovršila strujni krug i izbacila struju. Te elektrode sprečavaju sunčevu svjetlost da dođe do upijajućeg materijala. Nažalost, male elektrode ne možete staviti samo na rub solarne ćelije jer tada gubite previše električne energije na otpor u materijalu solarnih ćelija. To znači da ćete, ako imate veliku solarnu ćeliju - recimo oko 5 inča kvadratnih - po površini morati imati nekoliko elektroda koje blokiraju svjetlost. Ako je vaša solarna ćelija pola inča i jedan inč, tada možete proći s manjim postotkom površine prekrivene elektrodama.
Svjetlo ulazi, elektroni izlaze
Kada sunčeva svjetlost uđe u materijal solarnih ćelija, ona će putovati dok ne stupi u interakciju s elektronom u materijalu. Ako elektron upije energiju sunčeve svjetlosti, dat će mu poticaj. Tu energiju može izgubiti nabasavši na druge elektrone. To uglavnom ne ovisi o veličini solarne ćelije. To samo ovisi o njegovom sastavu i dizajnu. Međutim, ako elektroni trebaju ići dalje u poluvodičkom materijalu, veća je vjerojatnost da mogu izgubiti energiju. Ako udaljenost do elektroda bude mala, manja je vjerojatnost da će elektron izgubiti energiju. Budući da su veće stanice dizajnirane s više elektroda, udaljenost na kraju bude približno jednaka, pa se to ne mijenja previše s veličinom solarnih ćelija.
Veličina solarnih ćelija
Otpor je mjera koliko je teško elektronu putovati kroz krug. Uz sve ostale jednake uvjete, kraća udaljenost stvara manji otpor, pa to znači da će manje stanice trošiti manje energije i biti malo učinkovitije. Iako svi ti učinci favoriziraju manje stanice od većih, oni vrlo malo utječu na učinkovitost. Budući da solarne ćelije postaju stvarno korisne samo kada se kombiniraju zajedno, obično ima smisla koristiti veće ćelije, tako da ne morate raditi toliko posla na montaži. Tipično su silicijske solarne ćelije kvadratne oko 5 do 6 inča kako bi se podudarale s veličinom sirovog silicija od kojeg su izgrađene. Zatim se sastave u panele udaljene nekoliko metara sa strane.