Um painel solar fotovoltaico consiste em dezenas de células individuais conectadas para produzir uma saída igual ao total de todas as células do painel. O material ativo em cada célula é o silício, o mesmo elemento do qual os eletrônicos de estado sólido são feitos. O silício tem propriedades fotoelétricas, gerando corrente quando você ilumina a luz.

Metalloids

Um grupo especial de elementos chamados metalóides ocupa uma região entre os metais e não-metais na tabela periódica; os metalóides têm algumas propriedades dos metais e alguns dos não-metais. Por exemplo, os metalóides podem ser frágeis como não-metais, mas conduzem eletricidade como metais. Dois exemplos principais de elementos metalóides são silício e germânio. Dos dois, o silício tem mais usos na eletrônica porque o germânio tem problemas em ambientes mais quentes do que a temperatura ambiente.

Silício Dopado

Um processo chamado doping mistura pequenas quantidades de impurezas em silício, alterando sua eletrônica propriedades. Por exemplo, quando o silício é dopado com boro, ele tem um excedente de cargas elétricas positivas. Dopada com arsênico, a carga de silício se torna negativa. Uma célula solar é um sanduíche de duas camadas de silício, uma positiva e outra negativa. Os dois lados agem como terminais positivos e negativos de uma bateria.

Efeito fotoelétrico

À medida que a luz cai na superfície de uma célula solar, a energia move elétrons no silício. Conectada a um circuito, a célula solar se torna uma fonte de corrente elétrica. Embora a corrente fornecida por uma única célula seja pequena - na ordem de alguns miliamperes - as correntes de muitas células em um painel solar agrupadas fornecem vários amplificadores de corrente.

Resposta do silício à luz
Na escuridão total, uma célula solar não produz corrente. À medida que a quantidade de luz aumenta, o mesmo acontece com a saída da célula. A corrente máxima da célula é limitada, no entanto; qualquer luz adicional além do brilho máximo não produz saída elétrica aumentada. Além do brilho, o comprimento de onda da luz incidente também é importante. Uma célula solar de silício típica responde à maioria das partes visíveis e infravermelhas do espectro de luz do sol, mas alguns comprimentos de onda nas regiões amarela e vermelha são absorvidos de forma insatisfatória. Alguns dos infravermelhos e todos os comprimentos de onda mais longos passam através da célula solar e não produzem eletricidade.