فاکتورهای متفاوت و مهمی در تولید سلول های خورشیدی مطرح هستند. مواد نیمه رسانا عموماٌ با ناخالصی های مانند بورون یا فسفر تقویت می شوند تا محدوده فرکانس های نور را که به آن پاسخ می دهند، گسترش دهد. عملیات دیگری که انجام می شود، شامل منفعل سازی سطحی مواد و بکارگیری پوشش های ضد انعکاس می باشند . محبوس کردن واحد کامل پی وی در یک پوسته محافظ، گام مهم دیگری در فرایند تولید است.

• • • 1. 1. سلول های خورشیدی پیشرفته

       

       

   

   

دیدگاه های پیشرفته گوناگونی مسأله سلول های خورشیدی را مورد بررسی قرار می دهند. سلول های خورشیدی حساس شده با رنگ ، سلول هایی هستند که از یک لایه دی‌اکسید تیتانیوم آغشته به رنگ به جای مواد نیمه رسانایی که در بیشتر سلول های خورشیدی برای ایجاد ولتاژ استفاده می شود، استفاده می کنند. چون دی اکسید تیتانیوم به نسبت ارزانتر است، در حال حاضر می توان از سلول های خورشیدی پیشرفته تری مانند سلول های خورشیدی پلیمری ( پلاستیکی ) - که مولکول های کربنی بسیار بزرگی دارند - و سلول های فوتوالکتروشیمیایی که از آب در مجاورت نور خورشید مستیماٌ هیدروژن تولید می کنند ، نام برد .

• 1. 1. تشریح یک سلول

   

   

پیش از این، سیلیکون از نظر الکتریکی کاملاً خنثی بود. الکترون‌های اضافی توسط پروتون‌های اضافی فسفر از تعادل خارج می‌شوند. الکترون‌های از دست رفته‌(حفره‌ها) با پروتون‌های از دست رفته‌ی بور، تعادل را از بین می‌برند. وقتی حفره‌ها و الکترون‌ها در پیوندگاه بین سیلیکون نوع N , P ترکیب می‌شوند،‌به هر حال خنثایی از دست می‌رود. آیا الکترون‌های آزاد همه‌ی حفره‌های آزاد را پُر می‌کنند؟ نه! اگر آن‌ها چنین کنند، پس این نظم کامل مفید نخواهد بود. ولی درست در پیوندگاه، آن‌ها آمیخته شده و حصاری را به‌وجود می‌آورند. با سخت‌تر و سخت‌تر کردن آن برای الکترون‌های نوع N  که به سمت P عبور می‌کنند. در نهایت موازنه‌برقرار می‌شود و ما یک میدان الکتریکی جداگانه‌ی دوجانبه داریم.

شکل ۴-۱: (الف) سیلیکون نوع N و (ب) سیلیکون نوعP - اثر میدان الکتریکی روی سلول فوتوولتایی

این میدان الکتریکی با هل دادن الکترون ها برای جاری شدن از نوع p به نوع N و نه به طریق دیگری همانند دیود عمل می‌کند. این حالت شبیه یک توده است (الکترون‌ها به سادگی می‌توانند به توده سرازیر شوند، ولی نمی‌توانند از آن بالا روند) . بنابراین ما یک میدان الکتریکی فعال به‌دست آورده ایم؛ مانند یک دیود که در آن الکترون‌ها فقط می‌توانند در یک جهت حرکت کنند.
هنگامی که نور در قالب فوتون‌ها، به سلول خورشیدی برخورد کنند، انرژی آن‌ها زوج الکترون- حفره‌آزاد می‌کند. هر فوتون با انرژی کافی معمولاً یک الکترون را به طور کامل آزاد خواهد کرد و یک حفره‌ی آزاد را نیز نتیجه می‌دهد.
اگر این رویداد به قدر کافی به میدان الکتریکی نزدیک باشد، یا اگر الکترون آزاد و حفره‌ی آزاد رویداد انحراف به درون گستره‌ی تأثیرش رخ دهد، این میدان الکترون را به سمت N  و به سمت P حفره گسیل خواهد کرد. این بیشتر در نتیجه‌ی اتمام خنثایی الکتریکی است و اگر ما یک مسیر جریان سطحی را به‌وجود آوریم، الکترون‌ها در سراسر مسیر در جهت اصلی‌‌شان (سمت P) برای پیوستن به حفره‌هایی که انجام کار میدان الکتریکی به آن‌جا گسیل شده، جریان می‌یابند. حرکت الکترون جریان را تولید می‌کند، و میدان سلول ولتاژ را به‌وجود می‌آورد.

شکل ۴-۲: (A) سیلیکون نوع N و (B) سیلیکون نوعP عملکرد سلول فوتوولتایی