Fotovoltaik etki, elektromanyetik radyasyon belirli bir malzemeye maruz kaldığında, voltaj şeklindeki elektrik akımının yaratıldığı süreçtir. Güneş pilleri kullanılarak, fotovoltaik etki, güneş ışığının çok kısa dalga boyları maddeyi etkilediğinde ve elektronlar heyecanlandığında ortaya çıkar. Elektromanyetik radyasyon güneş panelinden yayılır ve başka bir materyal tarafından toplanır. Elektronların bu şekilde fırlatılması, daha sonra kullanılmak üzere bir pil hücresinde depolanabilen voltaj üreten enerji birikimi ile sonuçlanır. Elektrik şebekesine aktarılabilecek gerilimi toplamak için iki elektrot kullanılır.
Farklı elektromanyetik radyasyon türleri, güneş pillerinde frekans sonucu farklı maruziyet seviyelerine neden olur. Görünür ışık, alkali metalleri etkilediğinde fotovoltaik etki yaratır, ultraviyole ışık diğer metallerde yaratır, aşırı ultraviyole ışık metal olmayanlar için kullanılır. Bu kavram ilk kez 1902'de Philipp Eduard Anton von Lenard tarafından gözlemlendi, frekans olarak da bilinen farklı ışık renklerinin farklı elektron seviyeleri yaydığını keşfetti. Daha önce, James Clerk Maxwell'in ışığın dalga teorisi, radyasyon yoğunluğunun orantılı elektron enerjisi yaratacağını belirtti. Bu yeni teori, fotonların elektron çıkarılmasının yaratılmasından sorumlu olduğunu ve sabit dalgalar yerine bireysel parçacıklar olarak çalıştığını açıkladı.
Fizikçi AE Becquerel, 1839'da güneş ışığı fotovoltaik etkisi kavramını tanıdı, ancak anlayışı sınırlıydı. 1883 yılında, Charles Fritts ilk güneş hücresini inşa etti, ince bir altın tabakasıyla kaplanmış bir selenyum yarı iletken kullanarak. Bir güneş pilinin bu ilk kullanımı sadece yüzde bir verimli oldu. 1954 yılına kadar Bell Laboratuvarları güneş enerjisini kullanmak için pratik bir yöntem geliştirmedi.
Fotovoltaik etkinin güneş pilleri kullanılarak bağlanma şekli çok temeldir. Temel olarak, güneş ışığından kaynaklanan fotonlar güneş panelini etkiler ve materyal tarafından emilir. Malzeme içindeki negatif yüklü elektronlar atomlardan uzaklaştırılır ve bu da daha sonra elektrik üretir. Bu durum, elektronların panelde sadece bir yönde hareket etmesine izin verilerek kontrol edilir, bu da pozitif yüklü parçacıkların ters yönde aktığı ters bir harekete neden olur. Her iki eylemin gerçekleşmesiyle birlikte elektromanyetik reaksiyondan doğrudan bir elektrik akımı elde edilebilir.
Fotovoltaik etki, modern yaşamdaki bazı işlemler için çok önemlidir. Genel amaçlar için enerji oluşumuna ek olarak, güneş pilleri NASA ve diğer uzay ajansları tarafından kullanılan uzay aracı için elzemdir. Ayrıca, teknolojinin prensipleri dijital kameralarda şarjlı cihazlar ve statik elektriği tanımlayan elektroskoplar şeklinde kullanılmaktadır.
