Þessi snjalla tækni nýtir ljósvökvaáhrifin, líkamlegt fyrirbæri þar sem sólarljóseindir lenda á yfirborði hálfleiðara, sem leiðir til losunar rafeinda og kynslóðar nýtanlegs rafstraums.

The photovoltaic áhrif er grundvallaratriði fyrirbæri eðlisfræði sem er grundvöllur starfsemi photovoltaic frumur. Það gerist þegar ljós, í formi ljóseinda, lendir á yfirborði hálfleiðaraefnis, eins og kísillinn sem notaður er í sólarsellum. Þegar ljóseindir hafa samskipti við efnið flytja þær orku sína til rafeindanna í hálfleiðarabyggingunni.

Orka ljóseindanna örvar rafeindirnar sem frelsar þær frá atómbrautum sínum. Þessar rafeindir sem losna öðlast síðan hreyfiorku og fara í gegnum efnið. Það er þessi hreyfing rafeinda sem myndar rafstraum. Hins vegar, í spenntu ástandi sínu, hafa rafeindir tilhneigingu til að sameinast aftur með holum (eyðurnar sem vantar rafeindir) í efninu, sem gætu hætt við ljósvökvaáhrifin.

Til að koma í veg fyrir þessa óæskilegu endurröðun eru ljósvökvafrumur hannaðar til að búa til PN mótum. Í dæmigerðri sólfrumu er efsta lag hálfleiðaraefnisins doped með atómum sem hafa umfram rafeindir (n-gerð), en botnlagið er doped með atómum með umfram holum (p-gerð). Þessi stilling skapar rafsvið sem beinir losuðum rafeindum að n-gerð laginu og holunum að p-gerð laginu.

Fyrir vikið er rafeindunum sem losna við ljósvökvaáhrifin safnað á n-gerð yfirborðs ljósvökvafrumunnar, en holunum er safnað á p-gerð yfirborðsins. Þessi aðskilnaður hleðslu skapar rafmagnsmöguleika milli laganna tveggja og myndar þannig stöðugan rafstraum þegar sólarljós lendir á frumunni. Þennan straum er síðan hægt að nota sem rafmagnsgjafa til að knýja raftæki eða geyma í rafhlöðum til síðari nota. Í örvuðu ástandi sínu á leiðnisviðinu eru þessar rafeindir frjálsar til að fara í gegnum efnið og það er þessi hreyfing rafeindarinnar sem skapar rafstraum í frumunni.

Þessar frumur eru gerðar úr einum kísilkristal, sem gefur þeim samræmda uppbyggingu og mikla skilvirkni.
Hin einstaka kristalstefna gerir kleift að fanga sólarljóseindir betur, sem leiðir til mikillar skilvirkni.
Hins vegar, framleiðsluferlið er flóknara, sem leiðir til hærri framleiðslukostnaðar.

Þessar frumur eru gerðar úr kísilblokkum sem samanstanda af mörgum kristöllum og eru auðveldari og ódýrari í framleiðslu en einkristallín.
Mörkin milli kristalla geta dregið lítillega úr skilvirkni, en tækniframfarir hafa bætt árangur þeirra með tímanum.
Þeir bjóða upp á gott jafnvægi milli kostnaðar, skilvirkni og sjálfbærni.

Þessar frumur eru gerðar með því að leggja þunnt lag af hálfleiðaraefni beint á undirlag, svo sem gler eða málm.
Þær eru léttari og sveigjanlegri en kísilhlöður, sem gerir kleift að samþætta þær í ýmis forrit, svo sem mjúk sólarþök.
Nýtnin er almennt minni en kísilrafhlaðna en tækniframfarir miða að því að bæta skilvirkni þeirra.

Þessar frumur sameina mismunandi lög af hálfleiðaraefnum og búa til heterojunction tengi.
Viðmótið stuðlar að skilvirkum hleðsluaðskilnaði og dregur úr tapi vegna endurröðunar rafeinda og gata.
HIT frumur hafa góða uppskeru og betri afköst við háan hita.

Perovskite-undirstaða frumur eru tiltölulega nýjar og hafa vakið mikinn áhuga vegna auðveldrar framleiðslu og mikillar skilvirkni.
Hægt er að afhenda Perovskite efni úr fljótandi lausnum og opna dyrnar fyrir ódýrari framleiðsluferlum.
Hins vegar eru langtíma sjálfbærni og stöðugleiki við ýmsar aðstæður áfram áskoranir. Flestar almennar PV frumur eru einmóta, en fjölsamskeyta PV frumur hafa einnig verið þróaðar til að ná meiri skilvirkni með hærri kostnaði.

Monocrystalline : Þessar frumur eru gerðar úr einum kísilkristal og bjóða upp á mikla skilvirkni vegna einsleitrar uppbyggingar. Hins vegar, framleiðsluferli þeirra er flókið og dýrt.
Pólýkristallað : Þessar frumur eru gerðar úr nokkrum kísilkristöllum og eru hagkvæmari í framleiðslu en einkristallínur. Hins vegar er virkni þeirra aðeins minni vegna marka milli kristallanna.

Kadmín tellúríð (CdTe) : Þessar frumur nota kadmín tellúríð sem hálfleiðaraefni. Þeir eru á viðráðanlegu verði í framleiðslu og eru oft notaðir í stórum stíl. Hins vegar er kadmín eitrað sem veldur umhverfisáhyggjum.
Kopar Indium Gallium Selenide (CIGS) : Þessar frumur eru samsettar úr lögum af kopar, indíum, gallíum og selen. Þau bjóða upp á mikla skilvirkni og hægt er að framleiða þau á sveigjanlegum flötum, sem gerir þau hentug fyrir ákveðin sérstök forrit.

Þessar frumur nota lífrænar fjölliður eða kolefnisbundin efni til að breyta ljósi í rafmagn. Þeir eru venjulega léttir og sveigjanlegir, en skilvirkni þeirra er oft minni en annarra frumugerða.

Perovskite frumur eru tiltölulega nýjar en vekja mikinn áhuga vegna mikillar skilvirkni og hugsanlega minni framleiðslukostnaðar. Þeir nota kristallað efni sem kallast perovskite til að fanga ljós.