Teknolojia hii ya ingenious hutumia athari ya photovoltaic, jambo la kimwili ambapo photons za jua ziligonga uso wa semiconductor, na kusababisha kutolewa kwa elektroni na kizazi cha mkondo wa umeme unaoweza kutumiwa.

Athari ya photovoltaic ni jambo la msingi la fizikia ambayo ni msingi wa utendaji wa seli za photovoltaic. Inatokea wakati mwanga, kwa njia ya photons, hupiga uso wa nyenzo ya semiconductor, kama vile silicon inayotumiwa katika seli za jua. Wakati photons kuingiliana na nyenzo, wao kuhamisha nishati zao kwa elektroni katika muundo semiconductor.

Nishati ya photons husisimua elektroni, ambayo huwakomboa kutoka kwa mzunguko wao wa atomiki. elektroni hizi zilizotolewa kisha kupata nishati kinetic na hoja kwa njia ya nyenzo. Ni harakati hii ya elektroni ambayo inazalisha mkondo wa umeme. Hata hivyo, katika hali yao ya msisimko, elektroni huwa na recombine na mashimo (mapungufu kushoto na elektroni kukosa) katika nyenzo, ambayo inaweza kufuta athari ya photovoltaic.

Ili kuepuka mchanganyiko huu usiohitajika, seli za photovoltaic zimeundwa kuunda makutano ya PN. Katika seli ya kawaida ya jua, safu ya juu ya nyenzo za semiconductor imetiwa na atomi ambazo zina elektroni za ziada (n-aina), wakati safu ya chini imefunikwa na atomi zilizo na mashimo ya ziada (aina ya p). Usanidi huu huunda uwanja wa umeme unaoelekeza elektroni zilizotolewa kwenye safu ya aina ya n na mashimo kwa safu ya aina ya p.

Matokeo yake, elektroni zilizotolewa na athari ya photovoltaic hukusanywa kwenye uso wa aina ya n ya seli ya photovoltaic, wakati mashimo hukusanywa kwenye uso wa aina ya p. Utengano huu wa mashtaka huunda uwezo wa umeme kati ya tabaka mbili, na hivyo kuzalisha mkondo wa umeme wa mara kwa mara wakati jua linapiga seli. Sasa hii inaweza kutumika kama chanzo cha umeme kwa vifaa vya umeme au kuhifadhiwa kwenye betri kwa matumizi ya baadaye. Katika hali yao ya msisimko katika bendi ya conduction, elektroni hizi ni huru kupitia nyenzo, na ni harakati hii ya elektroni ambayo huunda mkondo wa umeme katika seli.

Seli hizi zinatengenezwa kutoka kwa kioo kimoja cha silicon, ambayo huwapa muundo wa sare na ufanisi mkubwa.
Mwelekeo wa kipekee wa kioo inaruhusu kukamata bora ya photons za jua, na kusababisha ufanisi mkubwa.
Hata hivyo, mchakato wa utengenezaji ni ngumu zaidi, na kusababisha gharama kubwa za uzalishaji.

Imetengenezwa kutoka kwa vitalu vya silicon vinavyojumuisha fuwele nyingi, seli hizi ni rahisi na za bei rahisi kuzalisha kuliko monocrystallines.
Mipaka kati ya fuwele inaweza kupunguza ufanisi kidogo, lakini maendeleo ya kiufundi yameboresha utendaji wao kwa muda.
Wanatoa usawa mzuri kati ya gharama, ufanisi na uendelevu.

Seli hizi hufanywa kwa kuweka safu nyembamba ya nyenzo za semiconductor moja kwa moja kwenye substrate, kama vile glasi au chuma.
Wao ni nyepesi na rahisi zaidi kuliko seli za silicon, na kuziruhusu kuunganishwa katika programu anuwai, kama vile paa laini za jua.
Ufanisi kwa ujumla ni chini kuliko ile ya seli za silicon, lakini maendeleo ya kiteknolojia yanalenga kuboresha ufanisi wao.

Seli hizi huchanganya tabaka tofauti za vifaa vya semiconductor, na kuunda kiolesura cha heterojunction.
Kiolesura kinakuza utengano mzuri wa malipo na hupunguza hasara kutokana na elektroni na mchanganyiko wa shimo.
Seli za HIT zina mavuno mazuri na utendaji bora katika joto la juu.

Seli zinazotegemea Perovskite ni mpya na zimevutia hamu kubwa kwa sababu ya urahisi wao wa utengenezaji na uwezo mkubwa wa ufanisi.
Vifaa vya Perovskite vinaweza kuwekwa kutoka kwa suluhisho za kioevu, kufungua mlango kwa michakato ya utengenezaji wa gharama kubwa.
Hata hivyo, uendelevu wa muda mrefu na utulivu chini ya hali mbalimbali bado ni changamoto. Seli nyingi za kibiashara za PV ni hukumu moja, lakini seli nyingi za PV pia zimetengenezwa ili kufikia ufanisi wa juu kwa gharama kubwa.

Monocrystalline : Imetengenezwa kutoka kwa kioo kimoja cha silicon, seli hizi hutoa ufanisi mkubwa kwa sababu ya muundo wao wa homogeneous. Hata hivyo, mchakato wao wa utengenezaji ni ngumu na ghali.
Polycrystalline : Imetengenezwa kutoka kwa fuwele kadhaa za silicon, seli hizi ni nafuu zaidi kuzalisha kuliko monocrystallines. Hata hivyo, ufanisi wao ni kidogo chini kutokana na mipaka kati ya fuwele.

Cadmium Telluride (CdTe) : Seli hizi hutumia cadmium telluride kama nyenzo ya semiconductor. Wao ni nafuu kuzalisha na mara nyingi hutumiwa katika maombi makubwa. Hata hivyo, cadmium ni sumu, ambayo inaibua wasiwasi wa mazingira.
Copper Indium Gallium Selenide (CIGS) : Seli hizi zinajumuisha tabaka za shaba, indium, gallium na seleniamu. Wanatoa ufanisi mkubwa na zinaweza kutengenezwa kwenye nyuso rahisi, na kuzifanya zifaa kwa matumizi fulani maalum.

Seli hizi hutumia polymers za kikaboni au vifaa vya kaboni kubadilisha mwanga kuwa umeme. Kawaida ni nyepesi na rahisi, lakini ufanisi wao mara nyingi ni chini kuliko ile ya aina nyingine za seli.

Seli za Perovskite ni mpya lakini zinavutia maslahi makubwa kwa sababu ya uwezo wao wa juu wa ufanisi na uwezekano wa kupunguza gharama za uzalishaji. Wanatumia nyenzo ya kioo inayoitwa perovskite kukamata mwanga.