En fotovoltaisk solpanel består av dussintals enskilda celler kopplade ihop för att producera en utmatning som är lika med summan av alla celler i panelen. Det aktiva materialet i varje cell är kisel, samma element från vilket solid state-elektronik tillverkas. Silikon har fotoelektriska egenskaper som genererar ström när du lyser på det.

Metalloider

En särskild grupp av element som kallas metalloider upptar en region mellan metallerna och icke-metallerna i det periodiska bordet; metalloider har vissa egenskaper hos metaller och några av icke-metaller. Metalloider kan till exempel vara sköra som icke-metaller, men leda elektricitet som metaller. Två huvudexempel på metalloidelement är kisel och germanium. Av de två har kisel mer användning i elektronik eftersom germanium har problem i miljöer som är varmare än rumstemperatur.

Dopad silikon

En process som heter dopning blandar små mängder föroreningar i kisel, ändrar sin elektroniska egenskaper. Till exempel, när kisel dopas med bor, har det ett överskott av positiva elektriska laddningar. Dopad med arsenik blir kiselens laddning negativ. En solcell är en smörgås med två lager kisel, en positiv och den andra negativa. De två sidorna fungerar som positiva och negativa terminaler på ett batteri.

Fotoelektrisk effekt

När ljuset faller på ytan av en solcell, flyttar energin elektroner i kisel. Ansluten till en krets blir solcellen en elektrisk strömkälla. Trots att strömmen som tillhandahålls av en enda cell är liten - i storleksordningen några få millimeter - ger strömmen hos många celler i en solpanel som går ihop flera strömförstärkare.

Silikonets svar på ljus

I solsken producerar en solcell ingen ström. När mängden ljus ökar, så gör också cellens utgång. Cellens maximala ström är dock begränsad; eventuellt extra ljus utöver maximal ljusstyrka ger ingen ökad elektrisk effekt. Förutom ljusstyrkan är våglängden för det infallande ljuset också viktigt. En typisk kisel solcell reagerar på de flesta synliga och infraröda delarna av solens ljusspektrum, men vissa våglängder i de gula och röda områdena absorberas dåligt. Några av de infraröda och alla längre våglängder passerar genom solcellen och producerar inte elektricitet.