Celulele fotovoltaice sunt dispozitive care produc energie electrică direct din lumina soarelui. Multe celule fotovoltaice puse împreună formează un panou solar sau un panou solar. Aceste celule transformă lumina în electricitate prin valorificarea energiei create atunci când fotonii din lumina soarelui împing electronii într-o stare de energie superioară, în interiorul celulei însăși. Celulele fotovoltaice sunt compuse din materiale stratificate care includ două tipuri de siliciu, un strat antireflex și un capac de sticlă. Tehnologia folosită pentru producerea panourilor solare continuă să avanseze și ar putea într-o zi să furnizeze energie gratuită pentru a alimenta casele și afacerile.
Una dintre cele mai importante părți ale unei celule fotovoltaice este materialul folosit ca semiconductor. Siliciul este cel mai des folosit semiconductor, dar sunt disponibile și alte opțiuni pentru anumite aplicații, care pot fi mai puțin costisitoare decât siliciul. Când lumina lovește semiconductorul, o parte din energia luminii este absorbită, provocând eliberarea de electroni. Curentul electric care rezultă este ceea ce poate fi folosit ca energie electrică și este colectat de rețelele de contact metalice de pe partea de sus și de jos a celulelor solare.
Siliciul în sine nu este un foarte bun conductor de electricitate. Pentru a fi utilizat într-o celulă solară, siliciul trebuie modificat sau „dopat” cu alte elemente. Fosforul și borul sunt elementele de alegere în acest scop. Un strat de siliciu dopat cu fosfor poate profita de faptul că ultimul element are doar un electron în învelișul său cel mai exterior. Acesta este electronul care poate fi eliminat de energia luminii.
În celălalt strat, atomii de bor au doar trei electroni în învelișul lor exterior, în loc de patru, pe care îi are siliciul. Acest lucru creează un loc în care să meargă electronii suplimentari, iar această mișcare a electronilor este ceea ce face curentul electric. Cele două straturi de siliciu au și sarcini opuse, ceea ce asigură tensiunea.
Cristalele de siliciu sunt un material reflectorizant natural. Atunci cand sunt folosite in celule fotovoltaice trebuie sa aiba un strat antireflex, altfel cea mai mare parte a energiei solare care ajunge in panou se va reflecta fara a produce energie electrica. Acoperirea antireflex este cel mai mare factor care afectează eficiența unui panou solar construit corespunzător. Cu toate acestea, chiar și cu această acoperire, doar o cantitate relativ mică de lumină poate fi folosită pentru a produce electricitate. Pe măsură ce tehnologia avansează, celulele fotovoltaice vor crește probabil în eficiență, făcându-le mai practice pentru uz rezidențial și industrial de zi cu zi.