החלק של פאנל סולארי שקולט אור

פאנל סולארי פוטו-וולטאי מורכב מעשרות תאים בודדים המחוברים יחד כדי לייצר תפוקה השווה לסך כל התאים בפאנל. החומר הפעיל בכל תא הוא סיליקון, אותו אלמנט שממנו מיוצרים מוצרי אלקטרוניקה במצב מוצק. לסיליקון יש תכונות פוטואלקטריות, המייצרות זרם כשמאירים עליו אור.

קבוצה מיוחדת של אלמנטים הנקראת מטלואידים תופסת אזור בין המתכות ללא מתכות בטבלה המחזורית; למטלואידים יש מאפיינים מסוימים של מתכות וחלקם של לא מתכות. לדוגמא, מטלואידים יכולים להיות שבירים כמו שאינם מתכות אך מוליכים חשמל כמו מתכות. שתי דוגמאות עיקריות לאלמנטים מתכתיים הם סיליקון וגרמניום. מבין השניים, לסיליקון יש יותר שימושים באלקטרוניקה מכיוון שלגרמניום יש בעיות בסביבות חמות מטמפרטורת החדר.

תהליך הנקרא סימום מערבב כמויות זעירות של זיהומים לסיליקון, ומשנה את תכונותיו האלקטרוניות. לדוגמא, כשסיליקון מסומם עם בורון, יש לו עודף של מטענים חשמליים חיוביים. מטופלת בארסן, המטען של הסיליקון הופך לשלילי. תא סולארי הוא כריך של שתי שכבות סיליקון, האחת חיובית והשנייה שלילית. שני הצדדים משמשים כמסופים חיוביים ושליליים של סוללה.

כאשר האור נופל על פני תא סולארי, האנרגיה מעבירה אלקטרונים בסיליקון. מחובר למעגל, התא הסולארי הופך למקור זרם חשמלי. למרות שהזרם שמספק תא בודד קטן - בסדר גודל של כמה מיליאמפר, הזרמים של תאים רבים בפאנל סולארי המקובלים יחד מספקים כמה מגברי זרם.

בחושך מוחלט, תא סולרי לא מייצר זרם. ככל שכמות האור עולה, כך תפוקת התא עולה. הזרם המרבי של התא מוגבל, עם זאת; כל אור נוסף מעבר לבהירות מקסימלית אינו מייצר תפוקה חשמלית מוגברת. בנוסף לבהירות, גם אורך הגל של האור האירוע חשוב. תא סולארי מסיליקון טיפוסי מגיב לרוב החלקים הגלויים והאינפרא-אדומים של ספקטרום האור של השמש, אך אורכי גל מסוימים באזורים הצהובים והאדומים נקלטים בצורה גרועה. חלק מהאינפרא אדום וכל אורכי הגל הארוכים יותר עוברים בתא השמש ולא מייצרים חשמל.