यह सरल तकनीक फोटोवोल्टिक प्रभाव का शोषण करती है, एक भौतिक घटना जहां सौर फोटॉन एक अर्धचालक की सतह से टकराते हैं, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉनों की रिहाई और एक शोषक विद्युत प्रवाह की उत्पत्ति होती है।

फोटोवोल्टिक प्रभाव भौतिकी की एक मौलिक घटना है जो फोटोवोल्टिक कोशिकाओं के कामकाज का आधार है। यह तब होता है जब प्रकाश, फोटॉन के रूप में, एक अर्धचालक सामग्री की सतह से टकराता है, जैसे कि सौर कोशिकाओं में उपयोग किया जाने वाला सिलिकॉन। जब फोटॉन सामग्री के साथ बातचीत करते हैं, तो वे अपनी ऊर्जा को अर्धचालक संरचना में इलेक्ट्रॉनों में स्थानांतरित करते हैं।

फोटॉनों की ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करती है, जो उन्हें अपनी परमाणु कक्षाओं से मुक्त करती है। ये जारी इलेक्ट्रॉन तब गतिज ऊर्जा प्राप्त करते हैं और सामग्री के माध्यम से आगे बढ़ते हैं। यह इलेक्ट्रॉनों की यह गति है जो एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न करती है। हालांकि, उनकी उत्तेजित अवस्था में, इलेक्ट्रॉन सामग्री में छेद (लापता इलेक्ट्रॉनों द्वारा छोड़े गए अंतराल) के साथ पुन : संयोजित होते हैं, जो फोटोवोल्टिक प्रभाव को रद्द कर सकते हैं।

इस अवांछित पुनर्संयोजन से बचने के लिए, फोटोवोल्टिक कोशिकाओं को पीएन जंक्शन बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। एक विशिष्ट सौर सेल में, अर्धचालक सामग्री की शीर्ष परत को उन परमाणुओं के साथ मिश्रित किया जाता है जिनमें अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन (एन-प्रकार) होते हैं, जबकि नीचे की परत को अतिरिक्त छेद (पी-प्रकार) वाले परमाणुओं के साथ मिश्रित किया जाता है। यह विन्यास एक विद्युत क्षेत्र बनाता है जो जारी इलेक्ट्रॉनों को एन-प्रकार की परत और छेद को पी-प्रकार की परत में निर्देशित करता है।

नतीजतन, फोटोवोल्टिक प्रभाव द्वारा जारी इलेक्ट्रॉनों को फोटोवोल्टिक सेल की एन-प्रकार की सतह पर एकत्र किया जाता है, जबकि छेद पी-प्रकार की सतह पर एकत्र किए जाते हैं। आवेशों का यह पृथक्करण दो परतों के बीच एक विद्युत क्षमता बनाता है, इस प्रकार जब सूर्य का प्रकाश कोशिका से टकराता है तो एक निरंतर विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है। इस धारा का उपयोग तब बिजली के उपकरणों को बिजली देने के लिए बिजली के स्रोत के रूप में किया जा सकता है या बाद में उपयोग के लिए बैटरी में संग्रहीत किया जा सकता है। चालन बैंड में उनकी उत्तेजित अवस्था में, ये इलेक्ट्रॉन सामग्री के माध्यम से स्थानांतरित करने के लिए स्वतंत्र हैं, और यह इलेक्ट्रॉन का यह आंदोलन है जो सेल में विद्युत प्रवाह बनाता है।

ये कोशिकाएं एक एकल सिलिकॉन क्रिस्टल से बनी होती हैं, जो उन्हें एक समान संरचना और उच्च दक्षता देती हैं।
अद्वितीय क्रिस्टल अभिविन्यास सौर फोटॉनों के बेहतर कैप्चर की अनुमति देता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च दक्षता होती है।
हालांकि, विनिर्माण प्रक्रिया अधिक जटिल है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च उत्पादन लागत होती है।

कई क्रिस्टल वाले सिलिकॉन ब्लॉक से बने, ये कोशिकाएं मोनोक्रिस्टलाइन की तुलना में उत्पादन करने में आसान और सस्ती हैं।
क्रिस्टल के बीच की सीमाएं दक्षता को थोड़ा कम कर सकती हैं, लेकिन तकनीकी प्रगति ने समय के साथ उनके प्रदर्शन में सुधार किया है।
वे लागत, दक्षता और स्थिरता के बीच एक अच्छा संतुलन प्रदान करते हैं।

ये कोशिकाएं अर्धचालक सामग्री की एक पतली परत को सीधे एक सब्सट्रेट पर जमा करके बनाई जाती हैं, जैसे कि कांच या धातु।
वे सिलिकॉन कोशिकाओं की तुलना में हल्के और अधिक लचीले होते हैं, जिससे उन्हें नरम सौर छतों जैसे विभिन्न अनुप्रयोगों में एकीकृत किया जा सकता है।
दक्षता आम तौर पर सिलिकॉन कोशिकाओं की तुलना में कम है, लेकिन तकनीकी प्रगति का उद्देश्य उनकी दक्षता में सुधार करना है।

ये कोशिकाएं अर्धचालक सामग्री की विभिन्न परतों को जोड़ती हैं, जिससे एक विषम इंटरफ़ेस बनता है।
इंटरफ़ेस कुशल चार्ज पृथक्करण को बढ़ावा देता है और इलेक्ट्रॉन और छेद पुनर्संयोजन के कारण नुकसान को कम करता है।
एचआईटी कोशिकाओं में उच्च तापमान पर अच्छी पैदावार और बेहतर प्रदर्शन होता है।

पेरोवस्काइट-आधारित कोशिकाएं अपेक्षाकृत नई हैं और निर्माण में आसानी और उच्च दक्षता क्षमता के कारण बहुत रुचि आकर्षित की है।
पेरोवस्काइट सामग्री को तरल समाधान से जमा किया जा सकता है, जिससे कम महंगी विनिर्माण प्रक्रियाओं का दरवाजा खुल जाता है।
हालांकि, विभिन्न परिस्थितियों में दीर्घकालिक स्थिरता और स्थिरता चुनौतियां बनी हुई हैं। अधिकांश वाणिज्यिक पीवी सेल एकल-जंक्शन हैं, लेकिन उच्च लागत पर उच्च क्षमता प्राप्त करने के लिए बहु-जंक्शन पीवी कोशिकाओं को भी विकसित किया गया है।

मोनोक्रिस्टलाइन : एक एकल सिलिकॉन क्रिस्टल से बने, ये कोशिकाएं अपनी सजातीय संरचना के कारण उच्च दक्षता प्रदान करती हैं। हालांकि, उनकी विनिर्माण प्रक्रिया जटिल और महंगी है।
पॉलीक्रिस्टलाइन : कई सिलिकॉन क्रिस्टल से बने, ये कोशिकाएं मोनोक्रिस्टलाइन की तुलना में उत्पादन करने के लिए अधिक सस्ती हैं। हालांकि, क्रिस्टल के बीच की सीमाओं के कारण उनकी प्रभावशीलता थोड़ी कम है।

कैडमियम टेलुराइड (सीडीटीई) : ये कोशिकाएं अर्धचालक सामग्री के रूप में कैडमियम टेल्यूराइड का उपयोग करती हैं। वे उत्पादन करने के लिए सस्ती हैं और अक्सर बड़े पैमाने पर अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं। हालांकि, कैडमियम विषाक्त है, जो पर्यावरणीय चिंताओं को बढ़ाता है।
कॉपर इंडियम गैलियम सेलेनिड (सीआईजीएस) : ये कोशिकाएं तांबे, इंडियम, गैलियम और सेलेनियम की परतों से बनी होती हैं। वे उच्च दक्षता प्रदान करते हैं और लचीली सतहों पर निर्मित किए जा सकते हैं, जिससे उन्हें कुछ विशेष अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाया जा सकता है।

ये कोशिकाएं प्रकाश को बिजली में बदलने के लिए कार्बनिक पॉलिमर या कार्बन-आधारित सामग्रियों का उपयोग करती हैं। वे आमतौर पर हल्के और लचीले होते हैं, लेकिन उनकी प्रभावशीलता अक्सर अन्य सेल प्रकारों की तुलना में कम होती है।

पेरोवस्काइट कोशिकाएं अपेक्षाकृत नई हैं लेकिन उनकी उच्च दक्षता क्षमता और संभावित रूप से कम उत्पादन लागत के कारण बहुत रुचि आकर्षित कर रही हैं। वे प्रकाश को पकड़ने के लिए पेरोवस्काइट नामक एक क्रिस्टलीय सामग्री का उपयोग करते हैं।