Un panel solar fotovoltaico consta de docenas de celdas individuales conectadas entre sí para producir una salida igual al total de todas las celdas del panel. El material activo en cada celda es el silicio, el mismo elemento a partir del cual se fabrican los componentes electrónicos de estado sólido. El silicio tiene propiedades fotoeléctricas que generan corriente cuando se ilumina con luz.

Metaloides

Un grupo especial de elementos llamados metaloides ocupa una región entre los metales y los no metales en la tabla periódica; los metaloides tienen algunas propiedades de los metales y algunos de los no metales. Por ejemplo, los metaloides pueden ser frágiles como los no metales pero conducen la electricidad como los metales. Dos ejemplos principales de elementos metaloides son silicio y germanio. De los dos, el silicio tiene más usos en electrónica porque el germanio tiene problemas en ambientes más cálidos que la temperatura ambiente.

Silicio dopado

Un proceso llamado dopaje mezcla pequeñas cantidades de impurezas en el silicio, cambiando su electrónico propiedades. Por ejemplo, cuando el silicio está dopado con boro, tiene un excedente de cargas eléctricas positivas. Dopado con arsénico, la carga de silicio se vuelve negativa. Una célula solar es un sándwich de dos capas de silicio, una positiva y otra negativa. Los dos lados actúan como terminales positivos y negativos de una batería.

Efecto fotoeléctrico

A medida que la luz cae sobre la superficie de una célula solar, la energía mueve los electrones al silicio. Conectado a un circuito, la célula solar se convierte en una fuente de corriente eléctrica. Aunque la corriente proporcionada por una sola celda es pequeña, del orden de unos pocos miliamperios, las corrientes de muchas células en un panel solar agrupadas proporcionan varios amperios de corriente.

Respuesta del silicio a la luz

En completa oscuridad, una célula solar no produce corriente. A medida que la cantidad de luz aumenta, también lo hace la salida de la celda. Sin embargo, la corriente máxima de la celda es limitada; cualquier luz adicional más allá de un brillo máximo no produce un aumento en la potencia eléctrica. Además del brillo, la longitud de onda de la luz incidente también importa. Una célula solar de silicio típica responde a la mayoría de las partes visibles e infrarrojas del espectro de luz del sol, pero algunas longitudes de onda en las regiones amarilla y roja se absorben mal. Algunas de las longitudes de onda infrarrojas y todas las más largas pasan a través de la célula solar y no producen electricidad.