Le celle solari sono dispositivi che convertono l'energia luminosa in energia elettrica. Per poter funzionare correttamente, le cellule devono essere coperti con un materiale semiconduttore in grado di assorbire la luce. Celle solari al silicio sono le celle solari, che sono rivestiti con il silicio, e sono il tipo più comune utilizzato. Queste cellule sono collegati in serie chiamati moduli, ed i moduli sono interconnessi a formare una matrice che produce la tensione desiderata. Questi vengono poi poste in un contenitore di protezione dietro pannelli di vetro che la luce del sole diretto alle cellule.

Quando la luce colpisce il pannello solare, i fotoni vengono assorbiti dal materiale semiconduttore. Gli elettroni sono strappata e il flusso attraverso il materiale di produzione di energia elettrica. Un array di celle solari in silicio converte questa energia a corrente continua (DC) di energia elettrica. In un sistema integrato, l'elettricità viene immessa nella rete elettrica tramite inverter. Stand-alone prodotti solari memorizzare l'energia elettrica nelle batterie.

Mentre il silicio è un elemento molto comune, di solito è legata in silice. Il silicio puro deve essere estratto dalla silice, e quindi trattati per aumentare la sua conduttività. Silicio puro è un cattivo conduttore di elettricità, ma quando determinate impurità sono aggiunti, in genere gli atomi di fosforo, diventa un ottimo conduttore. Tale trattamento spende una gran quantità di energia, ed è responsabile per l'elevato costo delle celle solari in silicio. Tradizionalmente fabbricati cellule uso silicio monocristallino in una forma alla rinfusa, che viene tagliato in fette.

Per contribuire a ridurre i costi, gli scienziati hanno sviluppato silicio celle solari a film sottile. Questi utilizzare solo circa l'uno per cento del silicio una cella tradizionale avrebbe utilizzato, ma purtroppo, sono molto meno efficienti. Celle realizzate con più strati di film sottili sono stati sviluppati, che sono efficienti come le cellule più costosi tradizionali, e tuttavia mantenere i vantaggi di una riduzione dei costi, minor peso e maggiore flessibilità. Policristallino e celle in silicio amorfo a film sottile sono aggiuntive, opzioni a basso costo.

Un'altra sfida per gli scienziati è quello di trovare un modo per aumentare l'efficacia delle celle solari in silicio. La luce solare ha una vasta gamma di lunghezze d'onda contenente fotoni con una vasta gamma di energie. Alcuni di questi sono troppo debole o troppo forte per formare la coppia elettrone-buca devono essere catturato dal materiale semiconduttore. Maggior parte delle cellule sono solo il 15% efficiente, il che significa che solo la cattura il 15% della energia elettrica disponibile in luce del sole che passa attraverso i pannelli.

Il lavoro è stato fatto tutto il mondo per trovare i modi per aumentare l'efficienza e diminuire il costo delle celle solari in silicio. Trovare il modo per aumentare l'efficienza thin-film, così notevolmente riducendo il costo, è una priorità dell'Unione europea di un progetto di ricerca finanziato. Una società in Giappone ha sviluppato celle solari in silicio per l'uso in prodotti diversi che ha un rendimento medio del 25%. Boeing-Spectrolab, una società statunitense ha sviluppato un concentratore di celle solari al silicio che ha 40,7% di efficienza.

Mare ricerca e sviluppo è necessario prima che l'energia solare diventa una fonte di energia primaria, ma questo è un settore che sta ricevendo l'attenzione internazionale e finanziamenti. Come diminuisce i costi e migliora l'efficienza, l'energia solare può diventare molto più banale. Anche con queste sfide, celle solari in silicio sono già utilizzati in una vasta gamma di prodotti. Questi includono tutti gli elementi giorno, come calcolatrici, torce elettriche, caricabatterie telefono cellulare, fontane d'acqua, e domestico e commerciale del sistema di acqua calda.