Un panou solar fotovoltaic este format din zeci de celule individuale conectate împreună pentru a produce o ieșire egală cu totalul tuturor celulelor din panou. Materialul activ din fiecare celulă este siliciu, același element din care sunt fabricate electronice în stare solidă. Siliciul are proprietăți fotoelectrice, generând curent atunci când străluciți lumină pe el.
Metaloizi
Un grup special de elemente numite metaloizi ocupă o regiune între metalele și nemetalele din tabelul periodic; metaloizii au unele proprietăți ale metalelor și unele ale nemetalelor. De exemplu, metaloizii pot fi fragili ca nemetalele, dar conduc electricitatea ca metalele. Două exemple principale de elemente metaloidice sunt siliciu și germaniu. Dintre cele două, siliciul are mai multe utilizări în electronică, deoarece germaniu are probleme în medii mai calde decât temperatura camerei.
Siliciu dopat
Un proces numit doping amestecă cantități mici de impurități în siliciu, schimbându-i proprietățile electronice. De exemplu, atunci când siliciul este dopat cu bor, are un surplus de sarcini electrice pozitive. Dopată cu arsenic, încărcătura de siliciu devine negativă. O celulă solară este un sandwich din două straturi de siliciu, unul pozitiv și celălalt negativ. Cele două părți acționează ca terminale pozitive și negative ale unei baterii.
Efect fotoelectric
Pe măsură ce lumina cade pe suprafața unei celule solare, energia deplasează electronii din siliciu. Conectată la un circuit, celula solară devine o sursă de curent electric. Deși curentul furnizat de o singură celulă este mic - de ordinul câtorva miliamperi - curenții multor celule dintr-un panou solar grupat împreună asigură câțiva amperi de curent.
Răspunsul siliconului la lumină
În întuneric complet, o celulă solară nu produce curent. Pe măsură ce crește cantitatea de lumină, crește și producția celulei. Cu toate acestea, curentul maxim al celulei este limitat; orice lumină suplimentară dincolo de o luminozitate maximă nu produce o putere electrică crescută. Pe lângă luminozitate, contează și lungimea de undă a luminii incidente. O celulă solară tipică din siliciu răspunde la majoritatea părților vizibile și infraroșii ale spectrului luminos al soarelui, dar unele lungimi de undă din regiunile galbene și roșii sunt absorbite slab. O parte din infraroșu și toate lungimile de undă mai lungi trec prin celula solară și nu produc electricitate.
