Una cella solare, o cella fotovoltaica, è un dispositivo elettrico che converte l'energia della luce direttamente in elettricità dall'effetto fotovoltaico, che è un fenomeno fisico e chimico. È una forma di cellula fotoelettrica, definita come un dispositivo le cui caratteristiche elettriche, come la corrente, la tensione o la resistenza, variano quando sono esposte alla luce. I singoli dispositivi a celle solari possono essere combinati per formare moduli, altrimenti conosciuti come pannelli solari. In termini di base una singola cella solare in silicio di giunzione può produrre una tensione di circuito aperto massima di circa 0,5 a 0,6 volt.

Le celle solari sono descritte come fotovoltaiche, indipendentemente dal fatto che la sorgente sia luce solare o artificiale. Vengono utilizzati come rilevatore fotografico (ad esempio rilevatori a infrarossi), rilevando la luce o altre radiazioni elettromagnetiche vicino all'intervallo visibile o misurandone l'intensità luminosa.

Il funzionamento di una cella fotovoltaica (PV) richiede tre attributi di base:

*L'assorbimento della luce, generando sia coppie elettrone-foro o exactions.

*La separazione dei vettori di carica di tipi opposti.

*L'estrazione separata di tali vettori a un circuito esterno.

Al contrario, un collettore termico solare fornisce calore assorbendo la luce solare, allo scopo di riscaldamento diretto o generazione di energia elettrica indiretta dal calore. Una "cellula elettrolitica fotografica" (cellula fotoelettrochimica), d'altra parte, si riferisce sia ad un tipo di cellula fotovoltaica (come quella sviluppata da Edmond Becquerel e alle moderne celle solari sensibilizzate al colorante), sia ad un dispositivo che divide l'acqua direttamente in idrogeno e l'ossigeno utilizzando solo l'illuminazione solare.

Teoria Schema di raccolta di carica da parte delle celle solari. La luce trasmette attraverso l'elettrodo conduttore trasparente creando coppie di fori elettronici, che vengono raccolti da entrambi gli elettrodi.

I fotoni alla luce del sole colpiscono il pannello solare e vengono assorbiti da materiali semiconduttori, come il silicio.

Gli elettroni sono eccitati dal loro attuale orbitale molecolare/atomico. Una volta eccitato un elettrone può dissipare l'energia come calore e tornare al suo orbitale o viaggiare attraverso la cellula fino a raggiungere un elettrodo. La corrente scorre attraverso il materiale per annullare il potenziale e questa elettricità viene catturata. I legami chimici del materiale sono vitali per questo processo di lavorare, e di solito il silicio viene utilizzato in due strati, uno strato viene drogato con boro, l'altro fosforo. Questi strati hanno diverse cariche elettriche chimiche e successivamente entrambi guidano e dirigono la corrente degli elettroni.

Una matrice di celle solari converte l'energia solare in una quantità utilizzabile di corrente continua (DC) di elettricità.

Un inverter può convertire l'alimentazione in corrente alternata (AC).

La cella solare più comunemente conosciuta è configurata come una grande area p?? n giunzione in silicio. Altri possibili tipi di celle solari sono le celle solari organiche, le celle solari sensibilizzate al colorante, le celle solari perovskite, le celle solari a punto quantico ecc. Il lato illuminato di una cellula solare ha generalmente un film conduttore trasparente per consentire alla luce di entrare in materiale attivo e di raccogliere i vettori di carica generati. In genere, i film con alta trasmittanza ed elevata conduttanza elettrica come l'ossido di indio stagno, i polimeri conduttori o le reti di nanofili sono utilizzati per lo scopo