Um painel solar fotovoltaico consiste em dezenas de células individuais conectadas para produzir uma saída igual ao total de todas as células do painel. O material ativo em cada célula é o silício, o mesmo elemento a partir do qual a eletrônica de estado sólido é feita. O silício tem propriedades fotoelétricas, gerando corrente quando você o ilumina.
Metalóides
Um grupo especial de elementos chamados metalóides ocupa uma região entre os metais e não metais na tabela periódica; metalóides têm algumas propriedades de metais e algumas de não metais. Por exemplo, metalóides podem ser frágeis como não metais, mas conduzem eletricidade como metais. Dois exemplos principais de elementos metalóides são o silício e o germânio. Dos dois, o silício tem mais utilidades na eletrônica porque o germânio tem problemas em ambientes mais quentes do que a temperatura ambiente.
Silício dopado
Um processo chamado doping mistura pequenas quantidades de impurezas em silício, mudando suas propriedades eletrônicas. Por exemplo, quando o silício é dopado com boro, ele tem um excesso de cargas elétricas positivas. Dopado com arsênico, a carga de silício torna-se negativa. Uma célula solar é um sanduíche de duas camadas de silício, uma positiva e outra negativa. Os dois lados atuam como terminais positivos e negativos de uma bateria.
Efeito fotoelétrico
Conforme a luz incide na superfície de uma célula solar, a energia move os elétrons no silício. Conectada a um circuito, a célula solar se torna uma fonte de corrente elétrica. Embora a corrente fornecida por uma única célula seja pequena - da ordem de alguns miliamperes - as correntes de muitas células em um painel solar agrupadas fornecem vários amperes de corrente.
Resposta do silício à luz
Na escuridão completa, uma célula solar não produz corrente. Conforme a quantidade de luz aumenta, também aumenta a saída da célula. A corrente máxima da célula é limitada, no entanto; qualquer luz adicional além de um brilho máximo não produz saída elétrica aumentada. Além do brilho, o comprimento de onda da luz incidente também é importante. Uma célula solar de silício típica responde à maioria das partes visíveis e infravermelhas do espectro de luz do sol, mas alguns comprimentos de onda nas regiões amarela e vermelha são mal absorvidos. Parte do infravermelho e todos os comprimentos de onda mais longos passam pela célula solar e não produzem eletricidade.