Il existe une variété de différents dispositifs qui utilisent la lumière solaire pour produire de l'énergie, mais la méthode de base que fonctionne une cellule solaire est le même. Dans une cellule photovoltaïque (PV), il y a deux couches de silicium , qui sont tous deux dopés,ou légèrement mélangés, avec un certain élément. En règle générale, un seul côté est dopée avec du bore et l'autre avec l'arsenic .
En raison de la façon dont les liaisons de chaque élément au silicium, la couche contenant du bore, appelée la couche de type n, a un surplus d'électrons libres. L'autre côté, la couche de type p, a un déficit d'électrons, appelé trous. La couche de type p et la couche de type n sont pressées étroitement l'un contre l'autre et reliées par un fil relié à une charge extérieure. Ceci crée un circuit dans la cellule solaire.
Lorsque la lumière du soleil du niveau d'énergie droite frappe la couche de type n, qui est sur le dessus, il excite certains des électrons libres qui se détachent de leur état naturel - paires - et traversent la frontière entre les couches pour créer un courant. Cela ne fonctionne que si les deux couches de la cellule sont pressés directement dans l'autre. Ceci est habituellement réalisé en fabriquant des deux côtés en tant que partie du même processus.
Le courant circule à travers la couche-p dans le fil, ce qui va à la charge, généralement utilisé pour stocker l'électricité. Le courant continu (CC) est produit. Si le courant alternatif ( AC ) pour les appareils ménagers est souhaité, le courant continu est soumis à un alternateur .
Après avoir traversé la charge, le courant continue de nouveau dans la couche n, qui fait défaut à électrons dans certaines zones en raison du courant. Le processus se poursuit. Un courant est généré sans aucune intervention mécanique. Malheureusement, les matériaux utilisés pour fabriquer les cellules solaires peuvent être très coûteux.
Pour la protection, la couche supérieure de la cellule solaire est recouverte d'une plaque de verre fixée avec de la résine transparente. L'ensemble du montage s'appelle une diode à jonction pn. Cellules plus sophistiqués utilisent une série de diodes à jonction PN.
Les premières cellules solaires n'étaient que 1% efficace. Aujourd'hui, les panneaux solaires commerciales sont compris entre 5% et 15% d'efficacité. Il y a actuellement des millions de dollars consacrés à la recherche sur l'amélioration de ces pourcentages.
