光を吸収するソーラーパネルの一部

太陽光発電ソーラーパネルは、パネル内のすべてのセルの合計に等しい出力を生成するために一緒に配線された数十の個別のセルで構成されています。 各セルの活物質はシリコンであり、ソリッドステートエレクトロニクスが作られるのと同じ元素です。 シリコンには光電特性があり、光を当てると電流が発生します。

メタロイドと呼ばれる元素の特別なグループは、周期表の金属と非金属の間の領域を占めます。 メタロイドには、金属と非金属のいくつかの特性があります。 たとえば、メタロイドは非金属のように脆いが、金属のように電気を伝導する可能性があります。 メタロイド元素の2つの主な例は、シリコンとゲルマニウムです。 2つのうち、ゲルマニウムは室温よりも暖かい環境で問題があるため、シリコンは電子機器でより多くの用途があります。

ドーピングと呼ばれるプロセスは、シリコンに少量の不純物を混合し、その電子特性を変化させます。 たとえば、シリコンにホウ素をドープすると、正の電荷が過剰になります。 ヒ素をドープすると、シリコンの電荷は負になります。 太陽電池は、1つは正、もう1つは負の2層のシリコンのサンドイッチです。 両側はバッテリーの正と負の端子として機能します。

光が太陽電池の表面に当たると、エネルギーがシリコン内の電子を移動させます。 回路に接続された太陽電池は電流源になります。 単一のセルによって提供される電流は小さいですが（数ミリアンペアのオーダー）、一緒に結合されたソーラーパネル内の多くのセルの電流は数アンペアの電流を提供します。

完全な暗闇の中で、太陽電池は電流を生成しません。 光の量が増えると、セルの出力も増えます。 ただし、セルの最大電流は制限されています。 最大輝度を超える追加の光は、電気出力の増加を生成しません。 明るさに加えて、入射光の波長も重要です。 典型的なシリコン太陽電池は、太陽の光スペクトルの可視部分と赤外線部分のほとんどに反応しますが、黄色と赤の領域の一部の波長は吸収が不十分です。 一部の赤外線とすべての長波長は太陽電池を通過し、電気を生成しません。