Solárne články aj rastliny získavajú energiu zo slnečného žiarenia. Fotovoltaické solárne články zhromažďujú slnečné svetlo a menia ho na elektrinu. Listy rastlín zhromažďujú slnečné svetlo a premieňajú ho na uloženú chemickú energiu. Solárne články aj elektrárne vykonávajú rovnakú prácu, ale robia to rôznymi spôsobmi. Medzi týmito dvoma prístupmi sú však podobnosti. Jeden typ solárnych článkov je dokonca navrhnutý tak, aby sa čo najviac podobal fotosyntéze.
Energia zo svetla
Energia na slnečnom svetle pochádza ako malé častice, ktoré sa nazývajú fotóny. Každý fotón nesie malý kúsok energie. Energia modrého fotónu je vyššia ako energia červeného fotónu. To je dôležité, pretože solárne články aj rastliny môžu absorbovať slnečné svetlo iba vtedy, ak je energia správna. Keď materiál absorbuje slnečné svetlo, fotóny vo svetle prenášajú svoju energiu na elektróny v materiáli. Elektróny môžu absorbovať energiu iba v úzkom rozmedzí, takže daný elektrón bude schopný prijímať energiu iba z fotónov špecifických farieb svetelného spektra.
Správna fotónová energia
Fotovoltaické aj fotosyntetické zariadenia sú pripravené na absorbovanie fotónov. Pri fotosyntéze vyvinul vývoj chlorofyl, molekulu, ktorá bude absorbovať najjasnejšie slnečné svetlo. Pre fotovoltaiku inžinieri skonštruovali kryštály, kde elektróny môžu využívať iba množstvo energie obsiahnutej vo slnečných fotónoch. V obidvoch prípadoch sú fotóny absorbované elektrónmi, ktoré absorbujú energiu navyše. Elektrón s extra energiou sa nazýva excitovaný elektrón alebo elektrón v excitovanom stave.
Zaobchádzanie s vzrušenými elektrónmi
Rastlinné aj solárne články musia rýchlo narábať s excitovanými elektrónmi, skôr ako sa vzdajú svojej energie a vrátia sa späť na pôvodné miesto predtým, ako absorbujú svoje fotóny. Pri fotosyntéze sa problém rieši presunom elektrónu z jednej molekuly do druhej, kým sa neusadí v molekule, ktorá dokáže dlho uchovávať energiu. Vo fotovoltaike sú excitované elektróny odvedené do okruhu, kde buď okamžite niečo spustia, alebo sú vedené do batérie na uskladnenie.
Bunky citlivé na farbivo
Existuje neštandardný typ fotovoltaického článku, ktorý sa snaží kopírovať spôsob, akým funguje fotosyntéza. Namiesto toho, aby sa elektrón čo najrýchlejšie pohyboval cez kryštál identických atómov, je to solárny článok citlivý na farbivo absorbuje energiu v molekule farbiva, potom prenáša excitovaný elektrón do iného materiálu umiestneného v susedstve farbiva molekula. To bráni elektrónu v tom, aby mohol zbytočne stratiť svoju energiu. Po pripojení k obvodu si elektrón razí cestu cez druhý materiál bez toho, aby príliš hrozilo, že stratí svoju energiu.
