Bu incə texnologiya fotovoltaik effekti istismar edir. Bu fiziki fenomendir ki, günəş fotonları yarımkeçiricinin səthinə vurur və nəticədə elektronlar buraxılır və istismar edilə bilən elektrik cərəyanının nəsli yaranır.

Fotovoltaik effekt fotovoltaik hüceyrələrin fəaliyyətinin əsasını təşkil edən fizikanın fundamental fenomenidir. İşıq, foton şəklində, günəş hüceyrələrində istifadə olunan silisium kimi yarımkeçirici materialın səthinə vurduqda baş verir. Fotonlar materialla qarşılıqlı əlaqədə olduqda enerjilərini yarımkeçirici quruluşda olan elektronlara ötürürlər.

Fotonların enerjisi elektronları həyəcanladır, bu da onları atom orbitlərindən azad edir. Bu elektronlar sonra kinetik enerji əldə edir və material vasitəsilə hərəkət edirlər. Məhz elektronların bu hərəkəti elektrik cərəyanı yaradır. Lakin, həyəcanlı vəziyyətdə elektronlar materialdakı deşiklərlə (itmiş elektronların qalan boşluqları) yenidən bir-birinə qovuşmağa meyllidirlər, bu da fotovoltaik effekti ləğv edə bilər.

Bu istənməyən rekombinasiyadan qaçınmaq üçün fotovoltaik hüceyrələr PN qovşağı yaratmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur. Tipik günəş hüceyrəsində yarımkeçirici materialın üst qatı artıq elektronlara (n-tip) malik atomlarla dop edilir, alt təbəqə isə artıq deşikləri olan atomlarla (p-tip) doped olunur. Bu konfiqurasiya buraxılan elektronları n tipli təbəqəyə, deşikləri isə p tipli təbəqəyə yönəldən elektrik sahəsi yaradır.

Nəticədə fotovoltaik effektin buraxdığı elektronlar fotovoltaik hüceyrənin n tipli səthində toplanır, p tipli səthdə isə dəliklər toplanır. Yüklərin bu ayrılması iki təbəqə arasında elektrik potensialı yaradır və beləliklə günəş işığı hüceyrəyə düşdükdə daimi elektrik cərəyanı yaranır. Sonra bu cərəyan elektrik avadanlıqlarının elektrik enerjisi ilə təmin edilməsi üçün elektrik enerjisi mənbəyi kimi istifadə oluna və ya sonradan istifadə üçün batareyalarda saxlanıla bilər. Keçirici bantdakı həyəcanlı vəziyyətində bu elektronlar material vasitəsilə sərbəst hərəkət edirlər və məhz elektronun bu hərəkəti hüceyrədə elektrik cərəyanı yaradır.

Bu hüceyrələr vahid silisium kristalından hazırlanır ki, bu da onlara vahid quruluş və yüksək effektivlik verir.
Unikal kristal oriyentasiya günəş fotonlarının daha yaxşı tutulmasına imkan verir və nəticədə yüksək effektivlik əldə edilir.
Lakin istehsal prosesi daha mürəkkəb olur və nəticədə istehsal xərcləri daha yüksək olur.

Çoxsaylı kristallardan ibarət olan silikon bloklardan hazırlanmış bu hüceyrələrin istehsalı monokristalindən daha asan və ucuzdur.
Kristallar arasındakı sərhədlər effektivliyi bir qədər azalda bilər, lakin texniki irəliləyişlər zamanla onların performansını yaxşılaşdırdı.
Onlar xərclər, effektivlik və davamlılıq arasında yaxşı balans təklif edirlər.

Bu hüceyrələr nazik yarımkeçirici materialın nazik təbəqəsini birbaşa substratın üzərinə, məsələn, şüşə və ya metala qoyaraq hazırlanır.
Onlar silisium hüceyrələrindən daha yüngül və elastikdirlər, yumşaq günəş damları kimi müxtəlif tətbiqlərə inteqrasiya etməyə imkan verir.
Ümumiyyətlə, bu effekt silisium hüceyrələrindən aşağıdır, lakin texnoloji inkişaf onların effektivliyini artırmaq məqsədi daşıyır.

Bu hüceyrələr yarımkeçirici materialların müxtəlif təbəqələrini birləşdirərək heterojunksiya interfeysi yaradır.
İnterface effektiv ödəniş ayrılmasını təmin edir və elektron və deşik rekombinasiyası nəticəsində itkiləri azaldır.
HIT hüceyrələri yüksək temperaturda yaxşı məhsula və daha yaxşı performansa malikdirlər.

Perovskite əsaslı hüceyrələr nisbətən yenidir və onların istehsal asanlığı və yüksək effektivlik potensialı sayəsində böyük maraq oyadır.
Perovskite materialları maye həll olanlardan yatırmaq, daha az bahalı istehsal proseslərinin qapısını açmaq olar.
Lakin müxtəlif şərtlər altında uzunmüddətli davamlılıq və sabitlik hələ də çətinliklər olaraq qalır. Kommersiya PV hüceyrələrinin əksəriyyəti tək-tək birləşmədir, lakin çox qovşaqlı PV hüceyrələri də daha yüksək qiymətə daha yüksək effektivliyə nail olmaq üçün inkişaf etmişdir.

Monokristalin : Tək bir silisium kristalından hazırlanmış bu hüceyrələr homogen quruluşuna görə yüksək effektivlik təklif edirlər. Lakin onların istehsal prosesi mürəkkəb və bahalıdır.
Polikristalin. Bir neçə silisium kristalından hazırlanmış bu hüceyrələr monokristalinlərdən daha ucuz istehsal olunur. Lakin kristallar arasındakı sərhədlərə görə onların effektivliyi bir qədər aşağıdır.

Cadmium Telluride (CdTe) : Bu hüceyrələr yarımkeçirici material kimi kadmium tellurid istifadə edirlər. Onlar istehsal üçün münasibdir və çox vaxt iri həcmli tətbiqlərdə istifadə olunur. Lakin kadmium zəhərlidir, bu da ətraf mühitin narahatçılığını artırır.
Mis İndium Gallium Selenide (CIGS) : Bu hüceyrələr mis, indium, qallium və selenium qatlarından ibarətdir. Onlar yüksək effektivlik təklif edir və elastik səthlərdə istehsal oluna bilər, bu isə onları müəyyən xüsusi tətbiqlər üçün yararlı edir.

Bu hüceyrələr işığı elektrik enerjisinə çevirmək üçün üzvi polimerlərdən və ya karbon əsaslı materiallardan istifadə edirlər. Əsasən yüngül və elastik olurlar, lakin onların effektivliyi çox vaxt digər hüceyrə tiplərinə nisbətən aşağı olur.

Perovskit hüceyrələr nisbətən yeni olsalar da, yüksək effektivlik potensialı və potensial olaraq istehsal xərclərini azaltmaları səbəbindən böyük maraq cəlb edirlər. Işığı tutmaq üçün perovskit adlı kristal materialdan istifadə edirlər.