เซลล์แสงอาทิตย์เป็นอุปกรณ์ที่แปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้า เพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้องเซลล์ต้องถูกปกคลุมด้วยวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่สามารถดูดซับแสงได้ เซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนเป็นเซลล์แสงอาทิตย์ที่เคลือบด้วยซิลิคอนและเป็นชนิดที่ใช้กันมากที่สุด เซลล์เหล่านี้มีการเชื่อมต่อในชุดที่เรียกว่าโมดูลและโมดูลจะเชื่อมต่อกันในรูปแบบอาร์เรย์ที่สร้างแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ เหล่านี้จะถูกวางลงในภาชนะป้องกันหลังแผงกระจกที่นำแสงแดดไปยังเซลล์
เมื่อแสงกระทบแผงโซลาร์เซลล์โฟตอนจะถูกดูดซับโดยวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ อิเล็กตรอนถูกกระแทกให้หลวมและไหลผ่านวัสดุที่ผลิตกระแสไฟฟ้า อาร์เรย์ของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนจะแปลงพลังงานนี้เป็นกระแสไฟฟ้าตรง (DC) ในระบบรวมไฟฟ้าจะถูกป้อนเข้าสู่ระบบสายส่งไฟฟ้าโดยใช้อินเวอร์เตอร์ ผลิตภัณฑ์พลังงานแสงอาทิตย์แบบสแตนด์อโลนเก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ในแบตเตอรี่
ในขณะที่ซิลิกอนเป็นองค์ประกอบที่พบบ่อยมากมันมักจะถูกผูกไว้ในซิลิกา ซิลิคอนบริสุทธิ์จะต้องสกัดจากซิลิกาจากนั้นจึงนำไปผ่านกระบวนการเพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้า ซิลิคอนบริสุทธิ์เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดี แต่เมื่อมีการเพิ่มสิ่งเจือปนบางอย่างซึ่งมักจะเป็นอะตอมที่มีฟอสฟอรัสมันจะกลายเป็นตัวนำที่ยอดเยี่ยม การประมวลผลนี้จะใช้พลังงานเป็นจำนวนมากและรับผิดชอบสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนที่มีราคาสูง เซลล์ที่ผลิตแบบดั้งเดิมนั้นใช้ซิลิคอนผลึกเดี่ยวในรูปแบบจำนวนมากซึ่งถูกตัดเป็นเวเฟอร์
เพื่อช่วยลดต้นทุนนักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาเซลล์สุริยะแบบฟิล์มบางซิลิคอน สิ่งเหล่านี้ใช้ซิลิกอนประมาณหนึ่งเปอร์เซ็นต์ของเซลล์แบบดั้งเดิมที่จะใช้ แต่น่าเสียดายที่มันมีประสิทธิภาพน้อยกว่ามาก เซลล์ที่ผลิตด้วยฟิล์มบางหลายชั้นได้รับการพัฒนาซึ่งมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับเซลล์แบบดั้งเดิมที่มีราคาแพงกว่าและยังคงรักษาประโยชน์ของการลดราคาน้ำหนักเบาและความยืดหยุ่นที่มากขึ้น Polycrystalline และ Amorphous Thin Cell Silicon เป็นทางเลือกเพิ่มเติมและราคาต่ำกว่า
ความท้าทายอีกประการสำหรับนักวิทยาศาสตร์คือการหาวิธีเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอน แสงแดดมีความยาวคลื่นหลากหลายรูปแบบที่มีโฟตอนพร้อมพลังงานที่หลากหลาย สิ่งเหล่านี้บางอย่างอ่อนแอหรือแข็งแรงเกินกว่าที่จะจับคู่อิเล็กตรอนในหลุมได้โดยวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ เซลล์ส่วนใหญ่นั้นมีประสิทธิภาพเพียง 15% เท่านั้นซึ่งหมายความว่าพวกมันจะจับพลังงานไฟฟ้าที่มีอยู่ในแสงแดดได้เพียง 15% เท่านั้นที่ผ่านแผงเซลล์แสงอาทิตย์
งานกำลังดำเนินการไปทั่วโลกเพื่อหาวิธีเพิ่มประสิทธิภาพและลดต้นทุนของเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอน การหาวิธีเพิ่มประสิทธิภาพของฟิล์มบางซึ่งจะช่วยลดค่าใช้จ่ายได้อย่างมากเป็นสิ่งสำคัญของโครงการวิจัยที่ได้รับทุนสนับสนุนจากสหภาพยุโรป บริษัท ในญี่ปุ่นได้พัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนสำหรับใช้ในผลิตภัณฑ์หลายชนิดซึ่งมีประสิทธิภาพโดยเฉลี่ย 25% Boeing-Spectrolab บริษัท ในสหรัฐอเมริกาได้พัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์แบบหัวซิลิคอนซึ่งมีประสิทธิภาพ 40.7%
จำเป็นต้องมีการวิจัยและพัฒนา Mare ก่อนที่พลังงานแสงอาทิตย์จะกลายเป็นแหล่งพลังงานหลัก แต่นี่เป็นพื้นที่ที่ได้รับความสนใจและเงินทุนระหว่างประเทศ เมื่อต้นทุนลดลงและมีประสิทธิภาพดีขึ้นพลังงานแสงอาทิตย์อาจกลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้น แม้จะมีความท้าทายเหล่านี้เซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนถูกนำมาใช้ในผลิตภัณฑ์ที่หลากหลายแล้ว เหล่านี้รวมถึงรายการทุกวันเช่นเครื่องคิดเลข, ไฟฉาย, เครื่องชาร์จโทรศัพท์, น้ำพุน้ำและระบบน้ำร้อนในประเทศและเชิงพาณิชย์
