Tämä nerokas tekniikka hyödyntää aurinkosähkövaikutusta, fysikaalista ilmiötä, jossa aurinkofotonit osuvat puolijohteen pintaan, mikä johtaa elektronien vapautumiseen ja hyödynnettävän sähkövirran syntymiseen.

Aurinkosähkövaikutus on fysiikan perusilmiö, joka on aurinkokennojen toiminnan perusta. Se tapahtuu, kun fotonien muodossa oleva valo osuu puolijohdemateriaalin, kuten aurinkokennoissa käytetyn piin, pintaan. Kun fotonit ovat vuorovaikutuksessa materiaalin kanssa, ne siirtävät energiansa puolijohderakenteen elektroneihin.

Fotonien energia herättää elektronit, mikä vapauttaa ne atomiradoiltaan. Nämä vapautuneet elektronit hankkivat sitten liike-energiaa ja liikkuvat materiaalin läpi. Juuri tämä elektronien liike tuottaa sähkövirran. Virittyneessä tilassaan elektronit pyrkivät kuitenkin yhdistymään materiaalin reikien (puuttuvien elektronien jättämien aukkojen) kanssa, mikä voi kumota aurinkosähkövaikutuksen.

Tämän ei-toivotun rekombinaation välttämiseksi aurinkokennot on suunniteltu luomaan PN-liitos. Tyypillisessä aurinkokennossa puolijohdemateriaalin yläkerros seostetaan atomeilla, joilla on ylimääräisiä elektroneja (n-tyyppi), kun taas pohjakerros seostetaan atomeilla, joissa on ylimääräisiä reikiä (p-tyyppi). Tämä konfiguraatio luo sähkökentän, joka ohjaa vapautuneet elektronit n-tyypin kerrokseen ja reiät p-tyypin kerrokseen.

Tämän seurauksena aurinkosähkövaikutuksen vapauttamat elektronit kerätään aurinkokennon n-tyypin pinnalle, kun taas reiät kerätään p-tyypin pinnalle. Tämä varausten erottaminen luo sähköisen potentiaalin kahden kerroksen välille, jolloin syntyy vakio sähkövirta, kun auringonvalo osuu kennoon. Tätä virtaa voidaan sitten käyttää sähkönlähteenä sähkölaitteiden virtalähteenä tai varastoida paristoihin myöhempää käyttöä varten. Virittyneessä tilassaan johtokaistalla nämä elektronit voivat liikkua vapaasti materiaalin läpi, ja juuri tämä elektronin liike luo sähkövirran soluun.

Nämä kennot on valmistettu yhdestä piikiteestä, mikä antaa niille yhtenäisen rakenteen ja korkean hyötysuhteen.
Ainutlaatuinen kidesuuntaus mahdollistaa aurinkofotonien paremman sieppaamisen, mikä johtaa korkeaan hyötysuhteeseen.
Valmistusprosessi on kuitenkin monimutkaisempi, mikä johtaa korkeampiin tuotantokustannuksiin.

Valmistettu piilohkoista, jotka sisältävät useita kiteitä, nämä kennot ovat helpompia ja halvempia tuottaa kuin yksikiteiset.
Kiteiden väliset rajat voivat hieman vähentää tehokkuutta, mutta tekninen kehitys on parantanut niiden suorituskykyä ajan myötä.
Ne tarjoavat hyvän tasapainon kustannusten, tehokkuuden ja kestävyyden välillä.

Nämä kennot valmistetaan kerrostamalla ohut kerros puolijohdemateriaalia suoraan substraatille, kuten lasille tai metallille.
Ne ovat kevyempiä ja joustavampia kuin piikennot, joten ne voidaan integroida erilaisiin sovelluksiin, kuten pehmeisiin aurinkokattoihin.
Hyötysuhde on yleensä alhaisempi kuin piikennojen, mutta teknologisen kehityksen tarkoituksena on parantaa niiden tehokkuutta.

Nämä solut yhdistävät puolijohdemateriaalien eri kerrokset luoden heteroliitosrajapinnan.
Liitäntä edistää tehokasta varausten erottelua ja vähentää elektronien ja reikien rekombinaatiosta johtuvia häviöitä.
HIT-soluilla on hyvät saannot ja parempi suorituskyky korkeissa lämpötiloissa.

Perovskiittipohjaiset solut ovat suhteellisen uusia ja ovat herättäneet suurta kiinnostusta valmistuksen helppouden ja korkean hyötysuhteen vuoksi.
Perovskiittimateriaalit voidaan sijoittaa nestemäisistä liuoksista, mikä avaa oven halvemmille valmistusprosesseille.
Pitkän aikavälin kestävyys ja vakaus eri olosuhteissa ovat kuitenkin edelleen haasteita. Useimmat kaupalliset PV-kennot ovat yksiliitoskennoja, mutta myös moniliitoskennoja on kehitetty korkeamman hyötysuhteen saavuttamiseksi korkeammilla kustannuksilla.

Yksikiteinen : Valmistettu yhdestä piikiteestä, nämä kennot tarjoavat korkean hyötysuhteen homogeenisen rakenteensa ansiosta. Niiden valmistusprosessi on kuitenkin monimutkainen ja kallis.
Monikiteinen : Valmistettu useista piikiteistä, nämä kennot ovat edullisempia tuottaa kuin yksikiteiset. Niiden tehokkuus on kuitenkin hieman alhaisempi kiteiden välisten rajojen vuoksi.

Kadmiumtelluridi (CdTe) : Nämä kennot käyttävät kadmiumtelluridia puolijohdemateriaalina. Ne ovat edullisia valmistaa ja niitä käytetään usein laajamittaisissa sovelluksissa. Kadmium on kuitenkin myrkyllistä, mikä aiheuttaa huolta ympäristölle.
Kupari-indium-galliumselenidi (CIGS) : Nämä solut koostuvat kupari-, indium-, gallium- ja seleenikerroksista. Ne tarjoavat korkean hyötysuhteen ja ne voidaan valmistaa joustaville pinnoille, mikä tekee niistä sopivia tiettyihin erikoissovelluksiin.

Nämä kennot käyttävät orgaanisia polymeerejä tai hiilipohjaisia materiaaleja valon muuntamiseksi sähköksi. Ne ovat yleensä kevyitä ja joustavia, mutta niiden tehokkuus on usein alhaisempi kuin muiden solutyyppien.

Perovskiittikennot ovat suhteellisen uusia, mutta ne herättävät suurta kiinnostusta korkean hyötysuhdepotentiaalinsa ja mahdollisesti alhaisempien tuotantokustannustensa vuoksi. He käyttävät kiteistä materiaalia, jota kutsutaan perovskiittiksi, valon sieppaamiseen.