Ова генијална технологија експлоатише фотонапонски ефекат, физички феномен где соларни фотони ударају у површину полупроводника, што резултира ослобађањем електрона и генерацијом експлоатативне електричне струје.

Фотонапонски ефекат је фундаментални феномен физике који је основа функционисања фотонапонских ћелија. Јавља се када светлост, у облику фотона, удари у површину полупроводничког материјала, као што је силикон који се користи у соларним ћелијама. Када фотони нису у интеракцији са материјалом, они преносе своју енергију на електроне у структури полупроводника.

Енергија фотона узбуђује електроне, што их ослобађа атомске орбите. Ови ослобођени електрони тада стичу кинетичку енергију и крећу се кроз материјал. То кретање електрона генерише електричну струју. Међутим , у свом узбуђеном стању, електрони имају тенденцију да се рекомбинују рупама (празнине које су оставили нестали електрони) у материјалу, што би могло да откаже фотонапонски ефекат.

Да би се избегла ова нежељена рекомбинација, фотонапонске ћелије су дизајниране да креирају ПН раскрсницу. У типичној соларној ћелији, горњи слој полупроводничког материјала је допиран атомима који имају вишак електрона (н-типа), док је доњи слој допиран атомима са вишком рупа (п-тип). Ова конфигурација ствара електрично поље које усмерава пуштене електроне на слој н типа и рупе на п-тип слоју.

Као резултат тога, електрони које ослобађа фотонапонски ефекат прикупљају се на површини н типа фотонапонске ћелије, док се рупе сакупљају на површини п типа. Ово одвајање пуњења ствара електрични потенцијал између два слоја и тако генерише константну електричну струју када сунчева светлост удари у ћелију. Ова струја се затим може користити као извор електричне енергије за напајање електричних уређаја или се складишти у батеријама за каснију употребу. У свом узбуђеном стању у диригентском бенду, ови електрони су слободни да се крећу кроз материјал, и то кретање електрона ствара електричну струју у ћелији.

Ове ћелије су направљене од једног силиконског кристала, што им даје уједначену структуру и високу ефикасност.
Јединствена кристална оријентација омогућава боље хватање соларних фотона, што резултира високом ефикасношћу.
Међутим , процес производње је сложенији, што резултира већим трошковима производње.

Направљене од силиконских блокова који се састоје од више кристала, ове ћелије се лакше и јефтиније производе од монокристалних.
Границе између кристала могу незнатно смањити ефикасност, али технички напредак је временом побољшао њихове перформансе.
Нуде добар баланс између трошкова, ефикасности и одрживости.

Ове ћелије се израђују тако што се танак слој полупроводничког материјала таложи директно на супстрат, као што су стакло или метал.
Лакши су и флексибилнији од силиконских ћелија, што им омогућава да се интегришу у разне примене, као што су меки соларни кровови.
Ефикасност је генерално нижа од силиконских ћелија, али технолошки напредак има за циљ побољшање њихове ефикасности.

Ове ћелије комбинују различите слојеве полупроводничких материјала, стварајући хетеројункциони интерфејс.
Интерфејс промовише ефикасно одвајање пуњења и смањује губитке услед рекомбинације електрона и рупа.
ХИТ ћелије имају добре приносе и боље перформансе на високим температурама.

Ћелије засноване на Перовскитету су релативно нове и изазвале су велико интересовање због лакоће производње и потенцијала високе ефикасности.
Перовскитет материјали се могу таложити из течних решења, отварајући врата мање скупим производним процесима.
Међутим , дугорочна одрживост и стабилност под разним условима остају изазови. Већина комерцијалних ПВ ћелија је једнострука раскрсница, али су развијене и вишеслојне ПВ ћелије како би се постигла већа ефикасност по већој цени.

Монокристална линија : Направљена од једног силиконског кристала, ове ћелије нуде високу ефикасност због своје хомогене структуре. Међутим , њихов процес производње је сложен и скуп.
Поликристална линија : Направљена од неколико силиконских кристала, ове ћелије су приступачније за производњу од монокристалних. Међутим , њихова ефикасност је нешто мања због граница између кристала.

Цадмиум Теллуриде (ЦдТе) : Ове ћелије користе цадмиум теллуриде као полупроводнички материјал. Приступачне су за производњу и често се користе у великим апликацијама. Међутим , кадмијум је токсичан, што изазива забринутост за животну средину.
Цоппер Индиум Галлиум Селениде (ЦИГС) : Ове ћелије се састоје од слојева бакра, индијума, галијума и селена. Нуде високу ефикасност и могу се производити на флексибилним површинама, што их чини погодним за одређене специјалне апликације.

Ове ћелије користе органске полимере или материјале на бази угљеника за претварање светлости у електричну енергију. Обично су лагани и флексибилни, али њихова ефикасност је често нижа од оне у другим типовима ћелија.

Ћелије Перовските су релативно нове, али привлаче велико интересовање због свог високог потенцијала ефикасности и потенцијално смањених трошкова производње. Користе кристални материјал по имену Перовските да ухвате светлост.