Hay una variedad de dispositivos diferentes que usan la luz solar para generar energía, pero la forma básica en que funciona una celda solar es la misma. En una celda fotovoltaica (PV), hay dos capas de silicio, las cuales están dopadas o ligeramente mezcladas con un determinado elemento. Normalmente, un lado está dopado con boro y el otro con arsénico.
Debido a la forma en que cada elemento se une al silicio, la capa que contiene boro, llamada capa tipo n, tiene un excedente de electrones libres. El otro lado, la capa tipo p, tiene un déficit de electrones, llamados huecos. La capa de tipo py la capa de tipo n se presionan estrechamente entre sí y se unen mediante un cable conectado a una carga externa. Esto crea un circuito en la celda solar.
Cuando la luz solar del nivel de energía correcto golpea la capa de tipo n, que está en la parte superior, excita algunos de los electrones libres, que se desprenden de su estado natural (pares) y fluyen a través del límite entre las capas para crear una corriente. Esto solo funciona si las dos capas de la celda se presionan directamente entre sí. Esto generalmente se logra fabricando ambos lados como parte del mismo proceso.
La corriente fluye a través de la capa p hacia el cable, que va a la carga, generalmente utilizada para almacenar electricidad. Se produce corriente continua (CC). Si se desea corriente alterna (CA) para electrodomésticos, la corriente CC se envía a través de un alternador.
Después de fluir a través de la carga, la corriente continúa de regreso a la capa n, que carece de electrones en algunas áreas debido a la corriente. El proceso continúa. Se genera una corriente sin ninguna entrada mecánica. Desafortunadamente, los materiales utilizados para fabricar células solares pueden ser bastante caros.
Para protección, la capa superior de la celda solar se cubre con una placa de vidrio fijada con resina transparente. Toda la configuración se llama diodo de unión pn. Las células más sofisticadas utilizan una serie de diodos de unión pn.
Las primeras células solares tenían solo un 1% de eficiencia. Hoy en día, los paneles solares comerciales tienen entre un 5% y un 15% de eficiencia. Actualmente, se invierten millones de dólares en investigaciones para mejorar estos porcentajes.