Η ηλιακή ενέργεια οδηγεί την πράσινη επανάσταση. Εάν σκέφτεστε να εγκαταστήσετε ένα ηλιακό φωτοβολταϊκό (PV) σύστημα στο σπίτι σας, δεν χρειάζεται να γνωρίζετε πώς λειτουργούν τα φωτοβολταϊκά κύτταρα. Ο εργολάβος ηλιακής ενέργειας σας γνωρίζει τις λεπτομέρειες και γνωρίζει ποιους τύπους πάνελ να χρησιμοποιήσει σε μια δεδομένη εφαρμογή.
Όμως τα φωτοβολταϊκά συστήματα κοστίζουν πολλά χρήματα και οι πελάτες γενικά ενδιαφέρονται να γνωρίζουν όσο το δυνατόν περισσότερα για τις λεπτομέρειες. Όσο περισσότερο καταλαβαίνετε, τόσο καλύτερη θα είναι η δική σας διαδικασία λήψης αποφάσεων.
Ένα τυπικό φωτοβολταϊκό στοιχείο είναι ένα λεπτό σάντουιτς ημιαγωγών, με δύο στρώματα πυριτίου υψηλής καθαρότητας. Οι φωτοβολταϊκές συστοιχίες δεν είναι τίποτα άλλο από τεράστιες μήτρες διασυνδεδεμένων σάντουιτς ημιαγωγών. Τα χρησιμοποιήσιμα φωτοβολταϊκά συστήματα αποτελούνται από όλα τα είδη εξοπλισμού που προστατεύουν τον χρήστη από ηλεκτροπληξία, αποθηκεύουν την ηλεκτρική ενέργεια σε συστοιχίες μπαταριών και μετατρέπουν το συνεχές ρεύμα (DC) σε εναλλασσόμενο ρεύμα (AC), το οποίο χρησιμοποιούν οι άνθρωποι στα σπίτια τους. Αλλά στην καρδιά κάθε συστήματος βρίσκεται μια απλή διαδικασία μετατροπής.

Ένα φωτοβολταϊκό στοιχείο μετατρέπει το φως σε ηλεκτρισμό.
Ένα βασικό κελί έχει πάχος περίπου 1/100 της ίντσας, με μεγάλο εύρος επιφανειών. Μια τυπική διάρκεια ζωής είναι πάνω από 25 χρόνια και υπάρχουν κυψέλες που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια με αξιοπιστία για περισσότερα από 40 χρόνια. Αυτή η μακροζωία οφείλεται τελικά στις επικαλύψεις και τις δομές πλαισίου που προστατεύουν τα κύτταρα.
Μια μονάδα είναι ένα συγκρότημα μεμονωμένων κυψελών, συνδεδεμένων σε σειρά και παράλληλων διατάξεων που έχουν σχεδιαστεί για να αποδίδουν τη βέλτιστη απόδοση.

Σε μια σύνδεση σειράς, η τάση είναι προσθετική, ενώ σε μια παράλληλη σύνδεση, το ρεύμα είναι προσθετικό.
Ένα τυπικό Φ/Β στοιχείο παράγει περίπου μισό βολτ ηλεκτρικής εξόδου. Όταν 36 φωτοβολταϊκά στοιχεία συνδέονται σε σειρά, το αποτέλεσμα είναι μια μονάδα 18 volt. Μια μονάδα ή πίνακας είναι ένας αριθμός μεμονωμένων κυψελών που διασυνδέονται και στεγάζονται σε ένα τελικό προϊόν. Μια τυπική φωτοβολταϊκή μονάδα σε μια οικιακή εφαρμογή έχει διαστάσεις περίπου 2,5 πόδια επί 5 πόδια, είτε σε μπλε είτε σε μαύρο χρώμα. Τα κουφώματα είναι είτε σε χρώμα αλουμινίου είτε μαύρα, με το τελευταίο να είναι η συντριπτική επιλογή των περισσότερων ιδιοκτητών σπιτιού στις μέρες μας (απλώς φαίνονται καλύτερα).
Είναι δυνατό να επιτευχθεί ένα ευρύ φάσμα εξόδων τάσης και ρεύματος, ανάλογα με τον τρόπο σύνδεσης των μεμονωμένων κυψελών. Η ποσότητα ισχύος που μπορεί να παράγει μια μονάδα είναι συνάρτηση της συνολικής επιφάνειας, καθώς και της ποσότητας του ηλιακού φωτός που χτυπά τη μονάδα.
Οι τυπικές μονάδες είναι ορθογώνιες και διατίθενται σε διάφορα μεγέθη και διαμορφώσεις. Οι μικρές μονάδες (το είδος που χρησιμοποιείται στις αριθμομηχανές χειρός) αποδίδουν λιγότερο από ένα βατ ισχύ, ενώ μια τυπική μονάδα κατοικίας παράγει περίπου 200 Watt ισχύ, περισσότερο ή λιγότερο.
Οι ενότητες χαρακτηρίζονται από:
Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό ενός κυττάρου είναι η σύνθεση της δομής του πυριτίου. Τα μεμονωμένα κρυσταλλικά κύτταρα μπορούν να χυτευτούν σε ένα πλινθίο πολλαπλών κρυστάλλων. Ή τα κρυσταλλικά υλικά μπορεί επίσης να εναποτεθούν ως ένα λεπτό φιλμ, το οποίο αναφέρεται ως άμορφο πυρίτιο .
Οι μεμονωμένες γκοφρέτες πυριτίου που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή φωτοβολταϊκών κυψελών είναι ενσωματωμένες με μεταλλικές επαφές (σύρματα). Τα κύτταρα είναι επικαλυμμένα με ένα αντιανακλαστικό υλικό έτσι ώστε η μέγιστη ποσότητα ηλιακού φωτός να απορροφάται σε κάθε κύτταρο.
Τα μονοκρυσταλλικά κύτταρα είναι πιο αποτελεσματικά από τα πολυκρυσταλλικά επειδή, στα πολυκρυσταλλικά κύτταρα, τα όρια μεταξύ των κόκκων εισάγουν αντίσταση στη ροή ρεύματος (η οποία καταναλώνει ενέργεια). Το άμορφο πυρίτιο είναι πολύ λιγότερο δαπανηρό στην κατασκευή, αλλά είναι μόνο περίπου το μισό πιο αποτελεσματικό στη μετατροπή του ηλιακού φωτός σε χρησιμοποιήσιμη ηλεκτρική ενέργεια. Πρακτικά, αυτό σημαίνει ότι ένα άμορφο σύστημα απαιτεί διπλάσια επιφάνεια για να παράγει την ίδια ποσότητα ισχύος. Ανάλογα με το πόση επιφάνεια είναι διαθέσιμη, αυτό μπορεί να είναι πρόβλημα ή να μην είναι. Στις περισσότερες οικιακές εφαρμογές, ο κατάλληλος χώρος στέγης είναι περιορισμένος, επομένως η απόδοση είναι ένας σημαντικός παράγοντας.