ساختمان سلول خورشیدی
قبل از این، ما دو قطعه جداگانه از سیلیکون داشتیم که به صورت الکتریکی خنثی بودند،بخش جالب زمانی شروع میشود که آنها را با هم ترکیب کنیم. یه این دلیل که بدون یک میدان الکتریکی، سلول کار نخواهد کرد؛ میدان هنگامی‌شکل می‌گیرد که سیلیکون نوع N و نوع P در تماس با هم می‌آیند. ناگهان، الکترون های آزاد در سمت N، تمام حفره های سمت P را مشاهده می‌کنندو به سرعت حرکت می‌کنند تاآنها را پر کنند. حال سوال این است که آیا تمام الکترونهای آزاد تمام حفره های آزاد را پر می‌کنند؟ نه. اگر این کار را انجام دهند، پس آرایش کلی خیلی مفید نخواهد بود. با این حال، درست در محل اتصال، آنها مخلوط می‌شوند و چیزی مانند یک مانع را شکل می‌دهند، و سخت تر و سخت تر میشود برای الکترون ها تا از طرف N عبور کنند و به طرف P حرکت کنند. در نهایت، تعادل به دست می‌آید و ما میدان الکتریکی منفصل از دو طرف داریم.
این میدان الکتریکی مانند یک دیود عمل می‌کند، بصورتی که اجازه می‌دهد (و حتی هل می‌دهد) الکترون ها از سمت P به طرف N حرکت کنند، اما نه از راه های دیگر که در اطراف آنها وجود دارد. این مثل تپه است - الکترونها می‌توانند به راحتی به پایین تپه برسند (به سمت N)، اما نمیتوانند از آن بالا روند (به طرف P).
هنگامی‌که نور، در شکل فوتون ها، به سلول خورشیدی ما برخورد می‌کند، انرژی فوتون ها باعث میشود که جفت های الکترون-حفره از هم جدا شوند. هر فوتون با انرژی کافی معمولاً یک الکترون را دقیقاً آزاد می‌کند و به همین ترتیب منجر میشود یک حفره آزاد نیز بوجود آید. اگر این اتفاق به اندازه کافی نزدیک به میدان الکتریکی رخ دهد و یا اگر الکترون آزاد و حفره آزاد در محدوده تاثرگذاری شان منحرف شوند، میدان، الکترون را به سمت N و حفره به طرف P ارسال خواهد کرد. این موجب شکست بیشتر در انرژی الکتریکی ساکن میشود و اگر یک مسیر جریان بیرونی را فراهم کنیم، الکترون ها از طریق مسیر به سمت P جریان می‌یابند تا با حفره هایی که میدان الکتریکی به آنجا می‌فرستد یکی شوند و در طول مسیر برای ما کار می‌کنند. جریان الکترون ها جریان الکتریسیته را فراهم می‌کند و میدان الکتریکی سلول ولتاژ را ایجاد می‌کند. با جریان و ولتاژ هر دو، ما توان داریم که حاصل ضرب این دو است.
تعداد اجزای دیگری نیز وجود دارند قبل از اینکه ما بتوانیم واقعاً از سلول خورشیدی خود استفاده کنیم. سیلیکون یک ماده بسیار براق است که می‌تواند فوتون ها را قبل از اینکه کارشان را انجام می‌دهند، به فضاهای دورتر منعکس کند.
یک پوشش ضد انعکاس برای کاهش تلفات آنها روی لایه سیلیکون قرار داده میشود. مرحله نهایی نصب چیزی است که سلول را از عناصر دیگر محافظت کند که اغلب یک صفحه پوشش شیشه ای و یا رزینی است. ماژول های PV معمولا با اتصال چندین سلول جداگانه به یکدیگر برای رسیدن به سطوح مفید ولتاژ و جریان، و قرار دادن آنها در یک فریم فلزی محکم که با ترمینالهای های مثبت و منفی کامل شده است، ساخته می‌شوند.
سلول PV ما چقدر از انرژي نور خورشيد را جذب مي کند؟ متأسفانه، احتمالا خیلی زیاد نباشد. برای مثال، در سال 2006، بیشتر پنل های خورشیدی فقط تا میزان کارایی 12 تا 18 درصد رسیده بودند. پیشرفته ترین سیستم پنل خورشیدی در سال گذشته سرانجام 40 درصد رانددمان انرژی خورشیدی را به خود اختصاص داد پس چرا به حداکثر رساندن انرژی جذب شده از روز آفتابی یک چالش است؟
