Fotoelektros saulės kolektorių sudaro dešimtys atskirų elementų, sujungtų kartu, kad gautų išėjimą, lygų visų skydelio elementų sumai. Kiekvienoje ląstelėje veiklioji medžiaga yra silicis, tas pats elementas, iš kurio gaminama kietojo kūno elektronika. Silicis turi fotoelektrines savybes, generuojantis srovę, kai jį apšviečiate.
Metaloidai
Speciali elementų grupė, vadinama metaloidais, periodinėje lentelėje užima regioną tarp metalų ir nemetalų; metaloidai pasižymi tam tikromis metalų, o ne nemetalų savybėmis. Pavyzdžiui, metaloidai gali būti trapūs kaip nemetalai, bet laidūs elektrai kaip metalai. Du pagrindiniai metaloidinių elementų pavyzdžiai yra silicis ir germanis. Iš šių dviejų silicį elektronikoje galima naudoti daugiau, nes germanis turi problemų šiltesnėje nei kambario temperatūra aplinkoje.
Dopuotas silicis
Procesas, vadinamas dopingu, į silicį sumaišomas nedidelis priemaišų kiekis, pakeičiant jo elektronines savybes. Pavyzdžiui, kai silicis yra legiruotas boru, jis turi teigiamų elektrinių krūvių perteklių. Su dopingu su arsenu silicio krūvis tampa neigiamas. Saulės elementas yra dviejų silicio sluoksnių sumuštinis, vienas teigiamas, kitas neigiamas. Abi pusės veikia kaip teigiami ir neigiami akumuliatoriaus gnybtai.
Fotoelektrinis efektas
Šviesai krentant ant saulės elemento paviršiaus, energija silicyje judina elektronus. Prijungtas prie grandinės, saulės elementas tampa elektros srovės šaltiniu. Nors vienos ląstelės teikiama srovė yra nedidelė - kelių miliamperų tvarka - daugelio saulės kolektorių elementų srovės sujungtos sujungia keletą amperų srovės.
Silicio reakcija į šviesą
Visiškoje tamsoje saulės elementas negamina srovės. Didėjant šviesos kiekiui, didėja ir ląstelės išeiga. Tačiau elemento maksimali srovė yra ribota; bet kokia papildoma šviesa, viršijanti maksimalų ryškumą, nesukelia didesnės elektros galios. Be ryškumo, svarbu ir krintančios šviesos bangos ilgis. Tipiškas silicio saulės elementas reaguoja į daugumą matomų ir infraraudonųjų saulės šviesos spektro dalių, tačiau kai kurie bangos ilgiai geltonojoje ir raudonojoje srityse absorbuojami blogai. Dalis infraraudonųjų spindulių ir visos ilgesnės bangos praeina pro saulės elementą ir negamina elektros.
