Ang matalinong teknolohiyang ito ay nagsasamantala sa photovoltaic effect, isang pisikal na kababalaghan kung saan ang mga solar photon ay tumama sa ibabaw ng isang semiconductor, na nagreresulta sa paglabas ng mga electron at ang pagbuo ng isang mapagsamantalang electric current.

Ang epektong photovoltaic ay isang pundamental na kababalaghan ng pisika na siyang batayan ng paggana ng mga selula ng photovoltaic. Nangyayari ito kapag ang liwanag, sa anyo ng mga photon, ay tumama sa ibabaw ng isang materyal na semiconductor, tulad ng siliniyum na ginagamit sa mga solar cell. Kapag nakikipag ugnayan ang mga photon sa materyal, inilipat nila ang kanilang enerhiya sa mga elektron sa istraktura ng semiconductor.

Ang enerhiya ng mga photon excites ang mga electron, na nagpapalaya sa kanila mula sa kanilang atomic orbits. Ang mga inilabas na mga electron pagkatapos ay nakakakuha ng kinetic energy at gumagalaw sa pamamagitan ng materyal. Ito ang paggalaw ng mga elektron na bumubuo ng isang electric current. Gayunpaman, sa kanilang nasasabik na estado, ang mga electron ay may posibilidad na muling pagsamahin sa mga butas (ang mga puwang na iniwan ng mga nawawalang mga elektron) sa materyal, na maaaring kanselahin ang photovoltaic effect.

Upang maiwasan ang hindi kanais nais na muling pagsasama na ito, ang mga photovoltaic cell ay dinisenyo upang lumikha ng isang PN junction. Sa isang tipikal na solar cell, ang tuktok na layer ng materyal ng semiconductor ay doped na may mga atomo na may labis na mga electron (n uri), habang ang ilalim na layer ay doped na may mga atomo na may labis na butas (p-uri). Ang configuration na ito ay lumilikha ng isang electric field na nagdidirekta sa mga inilabas na electron sa n type layer at ang mga butas sa p type layer.

Bilang isang resulta, ang mga electron na inilabas ng photovoltaic effect ay nakolekta sa n uri ng ibabaw ng photovoltaic cell, habang ang mga butas ay nakolekta sa p type na ibabaw. Ang paghihiwalay ng mga singil na ito ay lumilikha ng isang potensyal na elektrikal sa pagitan ng dalawang layer, kaya bumubuo ng isang patuloy na kuryenteng kasalukuyang kapag ang sikat ng araw ay tumama sa cell. Ang kasalukuyang ito ay maaaring pagkatapos ay magamit bilang isang mapagkukunan ng kuryente upang mapatakbo ang mga de koryenteng kagamitan o maiimbak sa mga baterya para magamit sa ibang pagkakataon. Sa kanilang nasasabik na estado sa kondaksyon band, ang mga elektron na ito ay malayang lumipat sa pamamagitan ng materyal, at ito ay ang paggalaw na ito ng elektron na lumilikha ng isang electric current sa cell.

Ang mga cell na ito ay ginawa mula sa isang solong kristal ng siliniyum, na nagbibigay sa kanila ng isang pare pareho na istraktura at mataas na kahusayan.
Ang natatanging kristal na oryentasyon ay nagbibigay daan para sa mas mahusay na pagkuha ng solar photons, na nagreresulta sa mataas na kahusayan.
Gayunpaman, ang proseso ng pagmamanupaktura ay mas kumplikado, na nagreresulta sa mas mataas na gastos sa produksyon.

Ginawa mula sa mga bloke ng siliniyum na binubuo ng maraming mga kristal, ang mga cell na ito ay mas madali at mas mura upang makabuo kaysa sa monocrystallines.
Ang mga hangganan sa pagitan ng mga kristal ay maaaring bahagyang mabawasan ang kahusayan, ngunit ang mga teknikal na pagsulong ay pinabuting ang kanilang pagganap sa paglipas ng panahon.
Nag aalok sila ng isang mahusay na balanse sa pagitan ng gastos, kahusayan at pagpapanatili.

Ang mga cell na ito ay ginawa sa pamamagitan ng pagdeposito ng isang manipis na layer ng semiconductor materyal nang direkta sa isang substrate, tulad ng salamin o metal.
Ang mga ito ay mas magaan at mas nababaluktot kaysa sa mga cell ng siliniyum, na nagpapahintulot sa kanila na maisama sa iba't ibang mga application, tulad ng malambot na solar roofs.
Ang kahusayan ay karaniwang mas mababa kaysa sa mga cell ng siliniyum, ngunit ang mga teknolohikal na pagsulong ay naglalayong mapabuti ang kanilang kahusayan.

Ang mga cell na ito ay pinagsasama ang iba't ibang mga layer ng mga materyales ng semiconductor, na lumilikha ng isang heterojunction interface.
Ang interface ay nagtataguyod ng mahusay na paghihiwalay ng singil at binabawasan ang mga pagkalugi dahil sa recombination ng elektron at butas.
Ang mga HIT cell ay may magandang ani at mas mahusay na pagganap sa mataas na temperatura.

Ang mga cell na nakabase sa Perovskite ay medyo bago at nakakuha ng malaking interes dahil sa kadalian ng paggawa at mataas na potensyal na kahusayan.
Perovskite materyales ay maaaring idineposito mula sa likido solusyon, pagbubukas ng pinto sa mas mura proseso manufacturing.
Gayunpaman, ang pangmatagalang pagpapanatili at katatagan sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon ay nananatiling hamon. Karamihan sa mga komersyal na PV cell ay isang junction, ngunit ang mga multi junction PV cell ay binuo din upang makamit ang mas mataas na mga efficiencies sa mas mataas na gastos.

Monocrystalline : Ginawa mula sa isang solong kristal ng silikon, ang mga cell na ito ay nag aalok ng mataas na kahusayan dahil sa kanilang homogeneous na istraktura. Gayunpaman, ang kanilang proseso ng pagmamanupaktura ay kumplikado at mahal.
Polycrystalline : Ginawa mula sa ilang mga kristal ng siliniyum, ang mga cell na ito ay mas abot kayang makabuo kaysa sa monocrystallines. Gayunpaman, ang kanilang pagiging epektibo ay bahagyang mas mababa dahil sa mga hangganan sa pagitan ng mga kristal.

Cadmium Telluride (CdTe) : Ang mga cell na ito ay gumagamit ng cadmium telluride bilang isang materyal ng semiconductor. Ang mga ito ay abot kayang upang makabuo at madalas na ginagamit sa mga malalaking application. Gayunpaman, ang kadmyum ay nakakalason, na nagtataas ng mga alalahanin sa kapaligiran.
Copper Indium Gallium Selenide (CIGS) : Ang mga selula na ito ay binubuo ng mga layer ng tanso, indium, gallium at selenium. Nag aalok sila ng mataas na kahusayan at maaaring manufactured sa nababaluktot na ibabaw, na ginagawang angkop ang mga ito para sa ilang mga espesyal na application.

Ang mga selulang ito ay gumagamit ng mga organikong polimer o materyales na nakabatay sa carbon upang gawing kuryente ang liwanag. Ang mga ito ay karaniwang magaan at nababaluktot, ngunit ang kanilang pagiging epektibo ay madalas na mas mababa kaysa sa iba pang mga uri ng cell.

Perovskite cell ay medyo bago ngunit ay umaakit ng mahusay na interes dahil sa kanilang mataas na kahusayan potensyal at potensyal na nabawasan gastos sa produksyon. Gumagamit sila ng isang kristal na materyal na tinatawag na perovskite upang makuha ang liwanag.