En solcellspanel består av dussintals enskilda celler kopplade ihop för att producera en uteffekt som är lika med summan av alla celler i panelen. Det aktiva materialet i varje cell är kisel, samma element från vilket halvledarelektronik tillverkas. Kisel har fotoelektriska egenskaper som genererar ström när du lyser ljus på det.
Metalloider
En speciell grupp av element som kallas metalloider upptar ett område mellan metallerna och icke-metaller i det periodiska systemet. metalloider har vissa egenskaper hos metaller och andra icke-metaller. Till exempel kan metalloider vara spröda som icke-metaller men leda elektricitet som metaller. Två huvudsakliga exempel på metalloidelement är kisel och germanium. Av de två har kisel mer användning inom elektronik eftersom germanium har problem i miljöer som är varmare än rumstemperatur.
Dopat kisel
En process som kallas dopning blandar små mängder föroreningar i kisel och ändrar dess elektroniska egenskaper. Till exempel, när kisel dopas med bor, har det ett överskott av positiva elektriska laddningar. Dopad med arsenik blir kiseladdningen negativ. En solcell är en sandwich av två lager kisel, ett positivt och det andra negativt. De två sidorna fungerar som positiva och negativa poler på ett batteri.
Fotoelektrisk effekt
När ljuset faller på en solcells yta flyttar energin elektroner i kislet. Ansluten till en krets blir solcellen en källa för elektrisk ström. Även om strömmen som tillhandahålls av en enda cell är liten - i storleksordningen några milliampere - ger strömmen hos många celler i en solpanel sammanbundna flera strömförstärkare.
Silicons svar på ljus
I fullständigt mörker producerar en solcell ingen ström. När ljusmängden ökar ökar cellens utdata. Cellens maximala ström är dock begränsad; allt extra ljus utöver maximal ljusstyrka ger ingen ökad elektrisk effekt. Förutom ljusstyrkan spelar våglängden för det infallande ljuset också betydelse. En typisk kiselsolcell svarar på de flesta av de synliga och infraröda delarna av solens ljusspektrum, men vissa våglängder i de gula och röda områdena absorberas dåligt. En del av de infraröda och alla längre våglängderna passerar genom solcellen och producerar inte elektricitet.