Fotovoltaiska celler är enheter som producerar elektricitet direkt från solljus. Många solcellsceller tillsammans bildar en solpanel eller solpanel. Dessa celler omvandlar ljus till elektricitet genom att utnyttja den energi som skapas när fotoner från solljus slår elektroner till ett högre energitillstånd, i själva cellen. Solceller är sammansatta av skiktade material som inkluderar två typer av kisel, en antireflekterande beläggning och ett glasskydd. Tekniken som används för att producera solpaneler fortsätter att utvecklas och kan en dag ge i princip gratis energi för att driva hem och företag.
En av de viktigaste delarna av en solcellscell är materialet som används som halvledare. Kisel är den vanligaste halvledaren, men andra alternativ finns tillgängliga för vissa applikationer, som kan vara billigare än kisel. När ljus träffar halvledaren absorberas en del av ljusenergin, vilket orsakar frigöring av elektroner. Den elektriska strömmen som uppstår är vad som kan användas som elektricitet, och den samlas upp av kontaktnäten i metall på toppen och botten av solceller.
Kisel i sig är inte en särskilt bra ledare av elektricitet. För att kunna användas i en solcell måste kisel modifieras eller ”dopas” med andra element. Fosfor och bor är de valda elementen för detta ändamål. Ett lager kisel dopat med fosfor kan dra fördel av att det senare grundämnet bara har en elektron i sitt yttersta elektronskal. Detta är elektronen som kan slås av av ljusenergi.
I det andra lagret har boratomerna bara tre elektroner i sitt yttre skal istället för fyra som kisel har. Detta skapar en plats för de extra elektronerna att gå till, och denna rörelse av elektroner är det som gör den elektriska strömmen. De två kiselskikten har också motsatta laddningar, vilket är det som ger spänningen.
Kiselkristaller är ett naturligt reflekterande material. När de används i solceller måste de ha en antireflekterande beläggning placerad på sig, annars kommer det mesta av solenergin som når panelen att reflekteras utan att producera elektricitet. Den antireflekterande beläggningen är den enskilt största faktorn som påverkar effektiviteten hos en korrekt konstruerad solpanel. Men även med denna beläggning kan endast en relativt liten del av ljuset användas för att tillverka elektricitet. När tekniken går framåt kommer solceller sannolikt att öka i effektivitet, vilket gör dem mer praktiska för dagligt bruk i bostäder och industrier.