Sel fotovoltaik adalah perangkat yang menghasilkan listrik langsung dari sinar matahari. Banyak sel fotovoltaik yang disatukan membentuk susunan surya atau panel surya. Sel-sel ini mengubah cahaya menjadi listrik dengan memanfaatkan energi yang diciptakan ketika foton dari sinar matahari mengetuk elektron ke tingkat energi yang lebih tinggi, di dalam sel itu sendiri. Sel fotovoltaik terdiri dari bahan berlapis yang mencakup dua jenis silikon, lapisan anti-reflektif, dan penutup kaca. Teknologi yang digunakan untuk memproduksi panel surya terus berkembang, dan mungkin suatu hari nanti menyediakan energi gratis untuk rumah dan bisnis.
Salah satu bagian terpenting dari sel fotovoltaik adalah bahan yang digunakan sebagai semikonduktor. Silikon adalah semikonduktor yang paling umum digunakan, tetapi opsi lain tersedia untuk aplikasi tertentu, yang bisa lebih murah daripada silikon. Ketika cahaya mengenai semikonduktor, sebagian dari energi cahaya diserap, menyebabkan pelepasan elektron. Arus listrik yang dihasilkan inilah yang dapat digunakan sebagai listrik, dan dikumpulkan oleh jaringan kontak logam di bagian atas dan bawah sel surya.
Silikon dengan sendirinya bukanlah penghantar listrik yang sangat baik. Agar dapat digunakan dalam sel surya, silikon harus dimodifikasi, atau “didoping”, dengan elemen lain. Fosfor dan boron adalah elemen pilihan untuk tujuan ini. Lapisan silikon yang didoping dengan fosfor dapat memanfaatkan fakta bahwa elemen terakhir hanya memiliki satu elektron di kulit elektron terluarnya. Ini adalah elektron yang dapat dihancurkan oleh energi cahaya.
Di lapisan lain, atom boron hanya memiliki tiga elektron di kulit terluarnya, bukannya empat, seperti yang dimiliki silikon. Ini menciptakan tempat bagi elektron ekstra untuk pergi, dan pergerakan elektron inilah yang menghasilkan arus listrik. Kedua lapisan silikon juga memiliki muatan yang berlawanan, yang memberikan tegangan.
Kristal silikon adalah bahan reflektif alami. Ketika digunakan dalam sel fotovoltaik, mereka harus memiliki lapisan anti-reflektif yang ditempatkan di atasnya, jika tidak, sebagian besar energi matahari yang mencapai panel akan dipantulkan tanpa menghasilkan listrik. Lapisan anti-reflektif adalah satu-satunya faktor terbesar yang mempengaruhi efisiensi panel surya yang dibangun dengan benar. Namun, bahkan dengan lapisan ini, hanya sedikit cahaya yang dapat digunakan untuk menghasilkan listrik. Seiring kemajuan teknologi, sel fotovoltaik kemungkinan akan meningkat efisiensinya, membuatnya lebih praktis untuk keperluan perumahan dan industri sehari-hari.