Solarni paneli, poznati i kao "solarni čipovi" ili "foto ćelije" i "solarne ćelije", su fotoelektrični poluvodički listovi koji koriste solarno svjetlo za direktnu proizvodnju električne energije. Uređaj koji direktno pretvara sunčevu svjetlosnu energiju u električnu energiju putem fotoelektričnog ili fotokemijskog efekta. U fizici se zove fotonaponska (Photovoltaic, skraćeno PV), ili skraćeno fotonaponska. Pojedinačne solarne ćelije se ne mogu koristiti direktno kao izvor energije. Za korištenje kao izvor energije, nekoliko pojedinačnih solarnih ćelija mora biti spojeno u seriju i paralelno i čvrsto zatvoreno u komponente. Njegov princip rada je jednostavno da solarni paneli apsorbuju energiju sunčeve svjetlosti tokom dana i pretvaraju je u električnu energiju i pohranjuju je u bateriju, a baterija napaja solarnu energiju uličnog svjetla noću. Pa zašto solarni paneli proizvode električnu energiju u sunčanim uslovima?
Solarni paneli uglavnom koriste uređaje koji reaguju na svjetlost i mogu pretvoriti sunčevu svjetlosnu energiju u električnu. Najčešći materijal je silicijum, koji je jedan od najzastupljenijih materijala na Zemlji. Ima poluvodičke karakteristike, koje postavljaju osnovu za proces fotoelektrične konverzije solarnih panela.
Ali prva stvar koju treba shvatiti je da je provodljivost čistog silicijuma vrlo loša i da nema elektrona koji se mogu slobodno kretati u kristalnoj strukturi. Da bi se poboljšala njegova provodljivost, čisti silicijum je obično dopiran nečistoćama u tragovima kako bi se poboljšala njegova provodljivost. Prema ovoj karakteristici mogu se napraviti različiti provodni uređaji.
Za silicijum koji se koristi za izradu solarnih panela solarne energije ulično osvetljenje obično se dodaje fosfor ili bor. Kada se doda bor, kristal silicijuma će formirati rupu. Budući da je originalni atom silicija okružen sa 4 elektrona, a atom bora okružen sa samo 3 elektrona, rupe će se također generirati kada se dopira u originalnu kristalnu strukturu. Bez elektrona, ova rupa je vrlo nestabilna i lako apsorbira druge elektrone kako bi formirala poluvodič P-tipa.
Kada se nečistoće fosfora dopiraju u kristale silicija, jer oko atoma fosfora ima 5 elektrona, dodatni elektron će biti vrlo aktivan, formirajući poluvodič N-tipa. U poluvodičima P-tipa ima mnogo rupa, a u poluvodičima N-tipa ima mnogo aktivnih slobodnih elektrona. Kada se dva kontakta dotaknu, ovi slobodni elektroni će pronaći rupe i ispuniti ih. Kontaktna površina između njih će formirati potencijalnu razliku, odnosno PN spoj. Strana P-tipa je pozitivno i negativno nabijena, a strana N-tipa je pozitivno nabijena.
Kada se svjetlost primi, energija sadržana u svjetlosti će se prenijeti na poluvodič. Ova energija će olabaviti strukturu elektrona i slobodno se kretati. To je zato što će energija sunčeve svjetlosti razdvojiti elektrone i rupe. U normalnim okolnostima, foton sa određenom energijom će osloboditi elektron, koji jednostavno formira slobodnu rupu. Ako se to dogodi neposredno blizu kontaktne površine i kada ih privuče ugrađeno električno polje, elektroni će teći u n zonu, a rupe će teći u P zonu, formirajući struju iz zone N-tipa do P- tip zone. Formira se elektrana baterije. Električna energija se formira naponom, koji se koristi za punjenje.
Međutim, treba napomenuti da poluvodiči nisu dobri provodnici struje, te elektroni teku kroz PN spoj, a zatim teku u poluvodiču, što će uzrokovati velike gubitke. Stoga je gornji sloj obično obložen metalom. Međutim, ako je potpuno ofarbana, to će uzrokovati da sunčeva svjetlost ne prođe. U normalnim okolnostima, metalna rešetka se koristi za pokrivanje PN spoja. Još jedna stvar koju treba napomenuti je da je površina silicijuma vrlo reflektirajuća. Ako se ne tretira, reflektovaće se velika količina sunčeve svetlosti. Da bi riješio ovaj problem, proizvođač ulične rasvjete solarne energije obično dodaje sloj zaštitnog filma niskog koeficijenta refleksije na solarnu ploču. Gubitak uzrokovan refleksijom će se kontrolisati unutar 5 posto.
