Gan saules baterijas, gan augi iegūst enerģiju no saules gaismas. Fotoelektriskās saules baterijas savāc saules gaismu un maina to par elektrību. Augu lapas savāc saules gaismu un pārvērš to uzkrātajā ķīmiskajā enerģijā. Gan saules elementi, gan augi veic vienu un to pašu darbu, taču viņi to dara dažādos veidos. Tomēr abām pieejām ir līdzības. Viena veida saules baterijas pat ir veidotas pēc iespējas līdzīgākas fotosintēzei.
Enerģija no gaismas
Enerģija saules gaismā nāk kā mazs zemes gabals, ko sauc par fotoniem. Katram fotonam ir maz enerģijas. Zilā fotona enerģija ir augstāka nekā sarkanā fotona enerģija. Tas ir svarīgi, jo gan saules baterijas, gan augi var absorbēt saules gaismu tikai tad, ja enerģija ir pareiza. Kad materiāls absorbē saules gaismu, gaismā esošie fotoni pārnes savu enerģiju uz materiāla elektroniem. Elektroni var absorbēt enerģiju tikai šaurā diapazonā, tāpēc dotais elektrons spēs pieņemt enerģiju tikai no gaismas spektrā noteiktu krāsu fotoniem.
Pareizā fotonu enerģija
Gan fotoelektriskās, gan fotosintētiskās iekārtas ir izveidotas, lai absorbētu fotonus. Fotosintēzē evolūcija ir radījusi hlorofilu - molekulu, kas absorbēs spožāko saules gaismu. Fotogalvanikai inženieri ir izstrādājuši kristālus, kur elektroni var izmantot tikai saules enerģijas fotonos esošo enerģijas daudzumu. Abos gadījumos fotonus absorbē elektroni, kas uzņem papildu enerģiju. Elektronu ar papildu enerģiju sauc par ierosinātu elektronu vai elektronu ierosinātā stāvoklī.
Darbība ar satrauktiem elektroniem
Gan augu, gan saules šūnām ātri jātiek galā ar uzbudinātajiem elektroniem, pirms tie atsakās no enerģijas un atgriežas tur, kur bija, pirms absorbēja savus fotonus. Fotosintēzē problēma tiek atrisināta, pārvietojot elektronu no vienas molekulas uz otru, līdz tas nosēžas molekulā, kas ilgu laiku var uzglabāt enerģiju. Fotoelementos ierosinātie elektroni tiek noslaukti ķēdē, kur tie uzreiz kaut ko palaiž vai tiek novadīti akumulatorā uzglabāšanai.
Krāsu jutīgas šūnas
Ir nestandarta fotoelementu veids, kas mēģina kopēt to, kā darbojas fotosintēze. Tā vietā, lai pēc iespējas ātrāk pārvietotu elektronu caur identisku atomu kristālu, ar krāsu jutīgā saules šūna absorbē enerģiju krāsvielu molekulā, pēc tam ierosināto elektronu pārnes citā materiālā, kas atrodas blakus krāsai molekula. Tas neļauj elektronam bezjēdzīgi zaudēt enerģiju. Savienojies ar ķēdi, elektrons iziet cauri otrajam materiālam bez pārāk lielām briesmām zaudēt enerģiju.