Hierdie vernuftige tegnologie benut die fotovoltaïese effek, 'n fisiese verskynsel waar sonfotone die oppervlak van 'n halfgeleier tref, wat lei tot die vrystelling van elektrone en die opwekking van 'n ontginbare elektriese stroom.

Die fotovoltaïese effek is 'n fundamentele verskynsel van fisika wat die basis vorm van die funksionering van fotovoltaïese selle. Dit kom voor wanneer lig, in die vorm van fotone, die oppervlak van 'n halfgeleiermateriaal tref, soos die silikon wat in sonselle gebruik word. Wanneer fotone met die materiaal in wisselwerking tree, dra hulle hul energie oor na die elektrone in die halfgeleierstruktuur.

Die energie van die fotone prikkel die elektrone, wat hulle bevry van hul atoombane. Hierdie vrygestelde elektrone verkry dan kinetiese energie en beweeg deur die materiaal. Dit is hierdie beweging van elektrone wat 'n elektriese stroom opwek. In hul opgewekte toestand is elektrone egter geneig om te herkombineer met gate (die gapings wat deur ontbrekende elektrone gelaat word) in die materiaal, wat die fotovoltaïese effek kan kanselleer.

Om hierdie ongewenste rekombinasie te vermy, is fotovoltaïese selle ontwerp om 'n PN-aansluiting te skep. In 'n tipiese sonsel word die boonste laag van die halfgeleiermateriaal gedoop met atome wat oortollige elektrone (n-tipe) het, terwyl die onderste laag gedoop is met atome met oortollige gate (p-tipe). Hierdie konfigurasie skep 'n elektriese veld wat die vrygestelde elektrone na die n-tipe laag en die gate na die p-tipe laag lei.

As gevolg hiervan word die elektrone wat deur die fotovoltaïese effek vrygestel word, op die n-tipe oppervlak van die fotovoltaïese sel versamel, terwyl die gate op die p-tipe oppervlak versamel word. Hierdie skeiding van ladings skep 'n elektriese potensiaal tussen die twee lae, wat dus 'n konstante elektriese stroom opwek wanneer sonlig die sel tref. Hierdie stroom kan dan as 'n bron van elektrisiteit gebruik word om elektriese toestelle aan te dryf of in batterye gestoor te word vir latere gebruik. In hul opgewekte toestand in die geleidingsband is hierdie elektrone vry om deur die materiaal te beweeg, en dit is hierdie beweging van die elektron wat 'n elektriese stroom in die sel skep.

Hierdie selle is gemaak van 'n enkele silikonkristal, wat hulle 'n eenvormige struktuur en hoë doeltreffendheid gee.
Die unieke kristaloriëntasie maak voorsiening vir beter opvang van sonfotone, wat hoë doeltreffendheid tot gevolg het.
Die vervaardigingsproses is egter meer kompleks, wat hoër produksiekoste tot gevolg het.

Gemaak van silikonblokke wat uit verskeie kristalle bestaan, is hierdie selle makliker en goedkoper om te produseer as monokristallyne.
Die grense tussen kristalle kan die doeltreffendheid effens verminder, maar tegniese vooruitgang het hul prestasie mettertyd verbeter.
Hulle bied 'n goeie balans tussen koste, doeltreffendheid en volhoubaarheid.

Hierdie selle word gemaak deur 'n dun laag halfgeleiermateriaal direk op 'n substraat, soos glas of metaal, neer te sit.
Hulle is ligter en meer buigsaam as silikonselle, sodat hulle in verskillende toepassings, soos sagte sondakke, geïntegreer kan word.
Die doeltreffendheid is oor die algemeen laer as dié van silikonselle, maar tegnologiese vooruitgang is daarop gemik om hul doeltreffendheid te verbeter.

Hierdie selle kombineer verskillende lae halfgeleiermateriale, wat 'n heterojunksie-koppelvlak skep.
Die koppelvlak bevorder doeltreffende ladingskeiding en verminder verliese as gevolg van elektron- en gatrekombinasie.
HIT-selle het goeie opbrengste en beter prestasie by hoë temperature.

Perovskite-gebaseerde selle is relatief nuut en het groot belangstelling gelok as gevolg van hul gemak van vervaardiging en hoë doeltreffendheidspotensiaal.
Perovskite materiaal kan gedeponeer word uit vloeibare oplossings, wat die deur oopmaak vir goedkoper vervaardigingsprosesse.
Langtermyn volhoubaarheid en stabiliteit onder verskeie omstandighede bly egter uitdagings. Die meeste kommersiële PV-selle is enkelverbindings, maar multi-aansluiting PV-selle is ook ontwikkel om hoër doeltreffendheid teen 'n hoër koste te bereik.

Monokristallien : Gemaak van 'n enkele silikonkristal, bied hierdie selle hoë doeltreffendheid as gevolg van hul homogene struktuur. Hul vervaardigingsproses is egter kompleks en duur.
Polikristallien : Gemaak van verskeie silikonkristalle, hierdie selle is meer bekostigbaar om te produseer as monokristallyne. Die doeltreffendheid daarvan is egter effens laer as gevolg van die grense tussen die kristalle.

Kadmium telluried (CdTe) : Hierdie selle gebruik kadmium telluried as 'n halfgeleiermateriaal. Hulle is bekostigbaar om te produseer en word dikwels in grootskaalse toepassings gebruik. Kadmium is egter giftig, wat omgewingsbekommernisse wek.
Koper Indium Gallium Selenide (CIGS) : Hierdie selle bestaan uit lae koper, indium, gallium en selenium. Hulle bied hoë doeltreffendheid en kan op buigsame oppervlaktes vervaardig word, wat dit geskik maak vir sekere spesiale toepassings.

Hierdie selle gebruik organiese polimere of koolstofgebaseerde materiale om lig in elektrisiteit om te skakel. Hulle is gewoonlik liggewig en buigsaam, maar hul doeltreffendheid is dikwels laer as dié van ander seltipes.

Perovskite selle is relatief nuut, maar lok groot belangstelling as gevolg van hul hoë doeltreffendheidspotensiaal en potensieel verlaagde produksiekoste. Hulle gebruik 'n kristallyne materiaal genaamd perovskite om lig op te vang.