Et solcellepanel består av dusinvis av individuelle celler koblet sammen for å produsere en utgang som tilsvarer totalen av alle cellene i panelet. Det aktive materialet i hver celle er silisium, det samme elementet som det produseres faststoffelektronikk fra. Silisium har fotoelektriske egenskaper, og genererer strøm når du skinner lys på det.
Metalloider
En spesiell gruppe av elementer kalt metalloider opptar et område mellom metallene og ikke-metaller i det periodiske systemet. metalloider har noen egenskaper av metaller og noen av ikke-metaller. For eksempel kan metalloider være sprø som ikke-metaller, men lede strøm som metaller. To hovedeksempler på metalloide elementer er silisium og germanium. Av de to har silisium flere bruksområder innen elektronikk fordi germanium har problemer i miljøer som er varmere enn romtemperatur.
Dopet silisium
En prosess kalt doping blander små mengder urenheter i silisium, og endrer dets elektroniske egenskaper. For eksempel, når silisium er dopet med bor, har det et overskudd av positive elektriske ladninger. Dopet med arsen blir silisiumladningen negativ. En solcelle er en sandwich med to lag silisium, det ene positive og det andre negativt. De to sidene fungerer som positive og negative terminaler på et batteri.
Fotoelektrisk effekt
Når lys faller på overflaten til en solcelle, beveger energien elektronene i silisiumet. Koblet til en krets blir solcellen en kilde til elektrisk strøm. Selv om strømmen tilveiebragt av en enkelt celle er liten - i størrelsesorden noen millimeter - gir strømmen til mange celler i et solcellepanel sammenbundet flere forsterkere med strøm.
Silicons svar på lys
I fullstendig mørke produserer en solcelle ingen strøm. Når lysmengden øker, øker cellens utgang. Cellens maksimale strøm er imidlertid begrenset; noe ekstra lys utover maksimal lysstyrke gir ingen økt elektrisk effekt. I tillegg til lysstyrke, har bølgelengden til det innfallende lyset også betydning. En typisk silisium-solcelle reagerer på de fleste av de synlige og infrarøde delene av solens lysspekter, men noen bølgelengder i de gule og røde områdene absorberes dårlig. Noen av infrarøde og alle lengre bølgelengder passerer gjennom solcellen og produserer ikke strøm.