ความคล้ายคลึงกันของเซลล์แสงอาทิตย์และการสังเคราะห์ด้วยแสง

ทั้งเซลล์แสงอาทิตย์และพืชต่างเก็บเกี่ยวพลังงานจากแสงอาทิตย์ โซลาร์เซลล์โซลาร์เซลล์เก็บแสงอาทิตย์และเปลี่ยนเป็นไฟฟ้า ใบพืชรวบรวมแสงแดดและแปลงเป็นพลังงานเคมีที่เก็บไว้ ทั้งเซลล์แสงอาทิตย์และพืชต่างก็ทำงานเหมือนกัน แต่ต่างกันออกไป มีความคล้ายคลึงกันระหว่างทั้งสองวิธี เซลล์แสงอาทิตย์ประเภทหนึ่งได้รับการออกแบบมาให้คล้ายกับการสังเคราะห์ด้วยแสงมากที่สุด

พลังงานจากแสงอาทิตย์มาในรูปแบบแพ็กเล็กๆ ที่เรียกว่าโฟตอน โฟตอนแต่ละตัวมีพลังงานเพียงเล็กน้อย พลังงานของโฟตอนสีน้ำเงินนั้นสูงกว่าพลังงานของโฟตอนสีแดง นั่นเป็นสิ่งสำคัญเพราะทั้งเซลล์แสงอาทิตย์และพืชสามารถดูดซับแสงแดดได้ก็ต่อเมื่อได้รับพลังงานที่เหมาะสมเท่านั้น เมื่อวัสดุดูดซับแสงแดด โฟตอนในแสงจะถ่ายเทพลังงานของพวกมันไปยังอิเล็กตรอนในวัสดุ อิเล็กตรอนสามารถดูดซับพลังงานได้ในช่วงแคบเท่านั้น ดังนั้นอิเล็กตรอนที่กำหนดจะสามารถรับพลังงานจากโฟตอนของสีเฉพาะในสเปกตรัมแสงเท่านั้น

ทั้งเซลล์แสงอาทิตย์และพืชสังเคราะห์แสงถูกตั้งค่าให้ดูดซับโฟตอน ในการสังเคราะห์แสง วิวัฒนาการได้ผลิตคลอโรฟิลล์ ซึ่งเป็นโมเลกุลที่จะดูดซับแสงแดดที่สว่างที่สุด สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ วิศวกรได้ออกแบบคริสตัลที่อิเล็กตรอนสามารถใช้ปริมาณพลังงานที่มีอยู่ในโฟตอนแสงอาทิตย์เท่านั้น ในทั้งสองกรณี โฟตอนจะถูกดูดกลืนโดยอิเล็กตรอน ซึ่งกินพลังงานส่วนเกิน อิเล็กตรอนที่มีพลังงานพิเศษเรียกว่าอิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นหรืออิเล็กตรอนในสภาวะตื่นเต้น

ทั้งพืชและเซลล์แสงอาทิตย์ต้องจัดการกับอิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นอย่างรวดเร็ว ก่อนที่พวกมันจะสูญเสียพลังงานและกลับไปยังที่ที่พวกมันอยู่ ก่อนที่พวกมันจะดูดซับโฟตอนของพวกมัน ในการสังเคราะห์แสง ปัญหานี้แก้ไขได้ด้วยการย้ายอิเล็กตรอนจากโมเลกุลหนึ่งไปยังอีกโมเลกุลหนึ่งจนกระทั่งตกตะกอนในโมเลกุลที่สามารถเก็บพลังงานไว้ได้นาน ในโฟโตโวลตาอิก อิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นจะถูกดึงออกจากวงจร โดยที่พวกมันจะวิ่งบางอย่างทันทีหรือถูกส่งไปยังแบตเตอรี่เพื่อจัดเก็บ

มีเซลล์โฟโตโวลตาอิกที่ไม่ได้มาตรฐานซึ่งพยายามคัดลอกวิธีการสังเคราะห์ด้วยแสง แทนที่จะเคลื่อนอิเล็กตรอนให้เร็วที่สุดเท่าที่จะทำได้ผ่านผลึกของอะตอมที่เหมือนกัน เซลล์สุริยะที่ไวต่อแสง ดูดซับพลังงานในโมเลกุลของสีย้อม จากนั้นถ่ายโอนอิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นไปยังวัสดุอื่นที่อยู่ติดกับสีย้อม โมเลกุล ที่ทำให้อิเล็กตรอนสูญเสียพลังงานไปโดยเปล่าประโยชน์ เมื่อเชื่อมต่อกับวงจร อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ผ่านวัสดุที่สองโดยไม่สูญเสียพลังงานมากเกินไป