Kako globalni izvori energije postaju sve napetiji, solarna energija se naziva novim energetskim razvojem i koristimo više solarnih ćelija u našim životima. Solarna ćelija je bazirana na poluvodičkim materijalima. Pošto fotoelektrični materijal apsorbuje svetlosnu energiju i nastaje fotoelektrična konverzija, tako da generiše struju, koji je princip rada solarne ćelije? Solarna ćelija je uređaj koji direktno pretvara svetlosnu energiju u električnu energiju kroz fotoelektrični efekat ili fotokemijski efekat. Kada sunce sija na poluprovodniku, dio se odbija od površine, a ostatak se upija ili prenosi poluvodičem. Dio apsorbirane svjetlosti, naravno, postaje toplina, dok se drugi fotoni sudaraju s valentnim elektronima koji čine poluvodič, stvarajući tako parove elektron-šupljina. Na taj način se svjetlosna energija pretvara u električnu energiju u obliku parova elektron-šupljina.
Fizička osnova solarnih ćelija
Kada sunčeva svjetlost osvijetli pn spoj, elektroni u elektronovima oslobađanja poluvodiča nastaju uslijed stjecanja svjetlosne energije, pa se tako stvaraju parovi elektrona-šupljina, a pod djelovanjem barijerenog električnog polja, elektroni se pokreću prema regiji uzorka. Rupe se pokreću prema regionu tipa P, tako da u regionu ima viška elektrona, a P regija ima višak rupa. Tako se u blizini pn spoja formira foto-generisano električno polje suprotno smjeru električnog polja barijere.
Ako postoji pn spoj u poluvodiču, na obje strane p-tipa i n-tipa sučelja formira se barijerno električno polje, koje može dovesti elektrona u N područje i rupe u P područje, tako da postoji višak. elektrona u N oblasti, a postoji i višak P regiona. Rupa formira generirajuće električno polje svjetlosti suprotno smjeru električnog polja barijere u blizini PN spoja.
Postoji više od desetak poluprovodničkih materijala za proizvodnju solarnih ćelija, i tako postoje mnoge vrste solarnih ćelija. Trenutno, najzrelije i komercijalno vrijedne solarne ćelije su silikonske solarne ćelije. U nastavku ćemo uzeti silikonske solarne ćelije kao primjer za detaljno uvođenje principa rada solarnih ćelija.