Teknologi cerdik ini mengeksploitasi kesan fotovoltaik, fenomena fizikal di mana foton suria melanda permukaan semikonduktor, mengakibatkan pembebasan elektron dan penjanaan arus elektrik yang boleh dieksploitasi.

Kesan fotovoltaik adalah fenomena asas fizik yang merupakan asas fungsi sel fotovoltaik. Ia berlaku apabila cahaya, dalam bentuk foton, memukul permukaan bahan semikonduktor, seperti silikon yang digunakan dalam sel suria. Apabila foton berinteraksi dengan bahan, mereka memindahkan tenaga mereka ke elektron dalam struktur semikonduktor.

Tenaga foton merangsang elektron, yang membebaskan mereka dari orbit atom mereka. Elektron yang dilepaskan kemudian memperoleh tenaga kinetik dan bergerak melalui bahan tersebut. Pergerakan elektron inilah yang menjana arus elektrik. Walau bagaimanapun, dalam keadaan teruja mereka, elektron cenderung untuk bergabung semula dengan lubang (jurang yang ditinggalkan oleh elektron yang hilang) dalam bahan, yang boleh membatalkan kesan fotovoltaik.

Untuk mengelakkan rekombinasi yang tidak diingini ini, sel fotovoltaik direka untuk membuat persimpangan PN. Dalam sel suria biasa, lapisan atas bahan semikonduktor doped dengan atom yang mempunyai elektron berlebihan (n-jenis), manakala lapisan bawah doped dengan atom dengan lubang berlebihan (jenis p). Konfigurasi ini mencipta medan elektrik yang mengarahkan elektron yang dilepaskan ke lapisan jenis n dan lubang ke lapisan jenis p.

Akibatnya, elektron yang dikeluarkan oleh kesan fotovoltaik dikumpulkan pada permukaan jenis n sel fotovoltaik, manakala lubang dikumpulkan pada permukaan jenis p. Pemisahan caj ini mewujudkan potensi elektrik antara kedua-dua lapisan, sehingga menghasilkan arus elektrik yang berterusan apabila cahaya matahari mencecah sel. Arus ini kemudiannya boleh digunakan sebagai sumber elektrik untuk menggerakkan peralatan elektrik atau disimpan dalam bateri untuk kegunaan kemudian. Dalam keadaan teruja mereka dalam jalur pengaliran, elektron ini bebas bergerak melalui bahan, dan pergerakan elektron inilah yang menghasilkan arus elektrik di dalam sel.

Sel-sel ini diperbuat daripada kristal silikon tunggal, yang memberikan mereka struktur seragam dan kecekapan tinggi.
Orientasi kristal yang unik membolehkan penangkapan foton solar yang lebih baik, menghasilkan kecekapan tinggi.
Walau bagaimanapun, proses pembuatan lebih kompleks, menyebabkan kos pengeluaran yang lebih tinggi.

Diperbuat daripada blok silikon yang terdiri daripada pelbagai kristal, sel-sel ini lebih mudah dan lebih murah untuk dihasilkan daripada monohabluran.
Sempadan antara kristal mungkin sedikit mengurangkan kecekapan, tetapi kemajuan teknikal telah meningkatkan prestasi mereka dari masa ke masa.
Mereka menawarkan keseimbangan yang baik antara kos, kecekapan dan kemampanan.

Sel-sel ini dibuat dengan mendepositkan lapisan nipis bahan semikonduktor terus ke substrat, seperti kaca atau logam.
Ia lebih ringan dan lebih fleksibel daripada sel silikon, membolehkan ia disepadukan ke dalam pelbagai aplikasi, seperti bumbung solar lembut.
Kecekapan umumnya lebih rendah daripada sel silikon, tetapi kemajuan teknologi bertujuan untuk meningkatkan kecekapan mereka.

Sel-sel ini menggabungkan lapisan bahan semikonduktor yang berbeza, mewujudkan antara muka heterojunction.
Antara muka menggalakkan pemisahan cas yang cekap dan mengurangkan kerugian akibat rekombinasi elektron dan lubang.
Sel HIT mempunyai hasil yang baik dan prestasi yang lebih baik pada suhu tinggi.

Sel-sel berasaskan Perovskite agak baru dan telah menarik minat yang besar kerana kemudahan pembuatan dan potensi kecekapan tinggi.
Bahan perovskite boleh didepositkan dari penyelesaian cecair, membuka pintu kepada proses pembuatan yang lebih murah.
Walau bagaimanapun, kemampanan dan kestabilan jangka panjang dalam pelbagai keadaan tetap menjadi cabaran. Kebanyakan sel PV komersial adalah persimpangan tunggal, tetapi sel PV persimpangan berbilang juga telah dibangunkan untuk mencapai kecekapan yang lebih tinggi pada kos yang lebih tinggi.

Monocrystalline : Diperbuat daripada kristal silikon tunggal, sel-sel ini menawarkan kecekapan tinggi kerana struktur homogennya. Walau bagaimanapun, proses pembuatan mereka adalah kompleks dan mahal.
Polihabluran : Diperbuat daripada beberapa kristal silikon, sel-sel ini lebih mampu dihasilkan daripada monohabluran. Walau bagaimanapun, keberkesanannya sedikit lebih rendah kerana sempadan antara kristal.

Kadmium Telluride (CdTe) : Sel-sel ini menggunakan cadmium telluride sebagai bahan semikonduktor. Mereka mampu dihasilkan dan sering digunakan dalam aplikasi berskala besar. Walau bagaimanapun, kadmium adalah toksik, yang menimbulkan kebimbangan alam sekitar.
Kuprum Indium Gallium Selenide (CIGS) : Sel-sel ini terdiri daripada lapisan tembaga, indium, gallium dan selenium. Mereka menawarkan kecekapan tinggi dan boleh dihasilkan pada permukaan yang fleksibel, menjadikannya sesuai untuk aplikasi khas tertentu.

Sel-sel ini menggunakan polimer organik atau bahan berasaskan karbon untuk menukar cahaya menjadi elektrik. Mereka biasanya ringan dan fleksibel, tetapi keberkesanannya sering lebih rendah daripada jenis sel lain.

Sel Perovskite agak baru tetapi menarik minat yang besar kerana potensi kecekapan tinggi mereka dan berpotensi mengurangkan kos pengeluaran. Mereka menggunakan bahan kristal yang dipanggil perovskite untuk menangkap cahaya.