Ova genijalna tehnologija eksploatiše fotonaponski efekat, fizički fenomen gde solarni fotoni udaraju u površinu poluprovodnika, što rezultira oslobađanjem elektrona i generacijom eksploatativne električne struje.

Fotonaponski efekat je fundamentalni fenomen fizike koji je osnova funkcionisanja fotonaponskih ćelija. Javlja se kada svetlost, u obliku fotona, udari u površinu poluprovodničkog materijala, kao što je silikon koji se koristi u solarnim ćelijama. Kada fotoni nisu u interakciji sa materijalom, oni prenose svoju energiju na elektrone u strukturi poluprovodnika.

Energija fotona uzbuđuje elektrone, što ih oslobađa atomske orbite. Ovi oslobođeni elektroni tada stiču kinetičku energiju i kreću se kroz materijal. To kretanje elektrona generiše električnu struju. Međutim, u svom uzbuđenom stanju, elektroni imaju tendenciju da se rekombinuju rupama (praznine koje su ostavili nestali elektroni) u materijalu, što bi moglo da otkaže fotonaponski efekat.

Da bi se izbegla ova neželjena rekombinacija, fotonaponske ćelije su dizajnirane da kreiraju PN raskrsnicu. U tipičnoj solarnoj ćeliji, gornji sloj poluprovodničkog materijala je dopiran atomima koji imaju višak elektrona (n-tipa), dok je donji sloj dopiran atomima sa viškom rupa (p-tip). Ova konfiguracija stvara električno polje koje usmerava puštene elektrone na sloj n tipa i rupe na p-tip sloju.

Kao rezultat toga, elektroni koje oslobađa fotonaponski efekat prikupljaju se na površini n tipa fotonaponske ćelije, dok se rupe sakupljaju na površini p tipa. Ovo odvajanje punjenja stvara električni potencijal između dva sloja i tako generiše konstantnu električnu struju kada sunčeva svetlost udari u ćeliju. Ova struja se zatim može koristiti kao izvor električne energije za napajanje električnih uređaja ili se skladišti u baterijama za kasniju upotrebu. U svom uzbuđenom stanju u dirigentskom bendu, ovi elektroni su slobodni da se kreću kroz materijal, i to kretanje elektrona stvara električnu struju u ćeliji.

Ove ćelije su napravljene od jednog silikonskog kristala, što im daje ujednačenu strukturu i visoku efikasnost.
Jedinstvena kristalna orijentacija omogućava bolje hvatanje solarnih fotona, što rezultira visokom efikasnošću.
Međutim, proces proizvodnje je složeniji, što rezultira većim troškovima proizvodnje.

Napravljene od silikonskih blokova koji se sastoje od više kristala, ove ćelije se lakše i jeftinije proizvode od monokristalnih.
Granice između kristala mogu neznatno smanjiti efikasnost, ali tehnički napredak je vremenom poboljšao njihove performanse.
Nude dobar balans između troškova, efikasnosti i održivosti.

Ove ćelije se izrađuju tako što se tanak sloj poluprovodničkog materijala taloži direktno na supstrat, kao što su staklo ili metal.
Lakši su i fleksibilniji od silikonskih ćelija, što im omogućava da se integrišu u razne primene, kao što su meki solarni krovovi.
Efikasnost je generalno niža od silikonskih ćelija, ali tehnološki napredak ima za cilj poboljšanje njihove efikasnosti.

Ove ćelije kombinuju različite slojeve poluprovodničkih materijala, stvarajući heterojunkcioni interfejs.
Interfejs promoviše efikasno odvajanje punjenja i smanjuje gubitke usled rekombinacije elektrona i rupa.
HIT ćelije imaju dobre prinose i bolje performanse na visokim temperaturama.

Ćelije zasnovane na Perovskitetu su relativno nove i izazvale su veliko interesovanje zbog lakoće proizvodnje i potencijala visoke efikasnosti.
Perovskitet materijali se mogu taložiti iz tečnih rešenja, otvarajući vrata manje skupim proizvodnim procesima.
Međutim, dugoročna održivost i stabilnost pod raznim uslovima ostaju izazovi. Većina komercijalnih PV ćelija je jednostruka raskrsnica, ali su razvijene i višeslojne PV ćelije kako bi se postigla veća efikasnost po većoj ceni.

Monokristalna linija : Napravljena od jednog silikonskog kristala, ove ćelije nude visoku efikasnost zbog svoje homogene strukture. Međutim, njihov proces proizvodnje je složen i skup.
Polikristalna linija : Napravljena od nekoliko silikonskih kristala, ove ćelije su pristupačnije za proizvodnju od monokristalnih. Međutim, njihova efikasnost je nešto manja zbog granica između kristala.

Cadmium Telluride (CdTe) : Ove ćelije koriste cadmium telluride kao poluprovodnički materijal. Pristupačne su za proizvodnju i često se koriste u velikim aplikacijama. Međutim, kadmijum je toksičan, što izaziva zabrinutost za životnu sredinu.
Copper Indium Gallium Selenide (CIGS) : Ove ćelije se sastoje od slojeva bakra, indijuma, galijuma i selena. Nude visoku efikasnost i mogu se proizvoditi na fleksibilnim površinama, što ih čini pogodnim za određene specijalne aplikacije.

Ove ćelije koriste organske polimere ili materijale na bazi ugljenika za pretvaranje svetlosti u električnu energiju. Obično su lagani i fleksibilni, ali njihova efikasnost je često niža od one u drugim tipovima ćelija.

Ćelije Perovskite su relativno nove, ali privlače veliko interesovanje zbog svog visokog potencijala efikasnosti i potencijalno smanjenih troškova proizvodnje. Koriste kristalni materijal po imenu Perovskite da uhvate svetlost.