Nelle celle solari, la trasformazione primaria dell'energia che avviene è la conversione dell'energia luminosa dalla luce solare in energia elettrica. Le celle solari sono costituite da materiali semiconduttori, come il silicio, e sono progettate per assorbire i fotoni della luce. Quando un fotone colpisce il semiconduttore, trasferisce la sua energia a un elettrone, liberandolo e facendolo muovere attorno al materiale semiconduttore. Questo movimento di elettroni crea una corrente elettrica, che può quindi essere utilizzata per alimentare dispositivi o convertita in altre forme di energia.

I passaggi fondamentali coinvolti nel processo di trasformazione dell’energia in una cella solare sono i seguenti:

1. Assorbimento della luce :Quando la luce solare colpisce il materiale semiconduttore della cella solare, i fotoni di luce vengono assorbiti dal materiale.

2. Generazione di vettori di addebito :I fotoni assorbiti trasferiscono la loro energia agli elettroni nel semiconduttore, facendoli liberare e muoversi. Questi elettroni liberi sono chiamati portatori di carica "fotogenerati".

3. Separazione dei costi :Il movimento degli elettroni fotogenerati crea un campo elettrico all'interno del materiale semiconduttore, che fa sì che gli elettroni e le lacune caricate positivamente (create anch'esse durante il processo di assorbimento) si muovano in direzioni opposte.

4. Corrente elettrica :I portatori di carica separati (elettroni e lacune) fluiscono attraverso il materiale semiconduttore, creando una corrente elettrica. Questa corrente viene raccolta da contatti metallici sulla superficie della cella solare e può essere utilizzata per alimentare dispositivi o convertita in altre forme di energia.

L'efficienza di una cella solare nel convertire l'energia luminosa in energia elettrica è influenzata da diversi fattori, come il bandgap del materiale semiconduttore, la riflettività superficiale, le perdite ottiche e le perdite di ricombinazione. Ricercatori e scienziati non hanno mai smesso di farlo.