Εδώ και αρκετό καιρό μπορούμε να τα συναντήσουμε σε στέγες σπιτιών (τα γνωστά οικιακά φωτοβολταϊκά), να καλύπτουν μεγάλες επιφάνειες σε αγροτικές περιοχές και όχι μόνο. Στην πραγματικότητα και με την πάροδο του χρόνου τα φωτοβολταϊκά - που από το 1958 και για πολλά χρόνια είχαν αποκλειστική χρήση στην τροφοδότηση των ηλεκτρικών συστημάτων των δορυφόρων - έχουν γίνει τμήμα της καθημερινότητας μας, όσον αφορά στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και στη δυνατότητα που δίνεται στον καθένα μας, να έχει ένα επιπλέον εισόδημα συμβάλλοντας παράλληλα με τις δυνάμεις του στο πρόβλημα της μόλυνσης και της υπερθέρμανσης της γης.

Η ελπίδα για μια "ηλιακή επανάσταση" έχει παραμείνει για δεκαετίες - η ιδέα ότι μια μέρα θα χρησιμοποιήσουμε όλοι δωρεάν ηλεκτρική ενέργεια από τον ήλιο  Πρόκειται για μια σαγηνευτική προοπτική, μια και σε μια φωτεινή, ηλιόλουστη ημέρα, οι ακτίνες του ήλιου εκλύουν περίπου 1.000 βατ ενέργειας ανά τετραγωνικό μέτρο της επιφάνειας του πλανήτη μας. Αν μπορούσαμε να συλλέγουμε όλη αυτή την ενέργεια, θα μπορούσαμε να τροφοδοτούμε όλοι μας με ηλεκτρικό ρεύμα τα γραφεία μας και τα σπίτια μας χωρίς κόστος.

Φωτοβολταϊκά κύτταρα: Μετατρέποντας τα φωτόνια σε ηλεκτρόνια

Τα ηλιακά κύτταρα που βλέπετε στους υπολογιστές τσέπης και στους δορυφόρους ονομάζονται φωτοβολταϊκά (PV) κύτταρα, και όπως υποδηλώνει το όνομά τους (φωτο από το "φως" και βολταϊκό που σημαίνει "ηλεκτρική ενέργεια"), μετατρέπουν το ηλιακό φως απευθείας σε ηλεκτρισμό. Η βασική μονάδα είναι μια ομάδα κυττάρων που συνδέονται ηλεκτρικά μεταξύ τους και τοποθετούrνται σε ένα πλαίσιο (που είναι κοινώς γνωστό ως ένα ηλιακό πάνελ), το οποίο μπορεί στη συνέχεια να ομαδοποιηθεί σε μεγαλύτερες φωτοβολταϊκές συστοιχίες.

Τα φωτοβολταϊκά κύτταρα είναι κατασκευασμένα από ειδικό υλικό που ονομάζεται ημιαγωγός , όπως το πυρίτιο που χρησιμοποιείται σήμερα όλο και πιο συχνά. Βασικά, όταν το φως χτυπά το κύτταρο, ένα ορισμένο τμήμα του απορροφάται από την υλικό των ημιαγωγών. Αυτό σημαίνει ότι η ενέργεια του απορροφώμενου φωτός μεταφέρεται στους ημιαγωγούς. Η ενέργεια αυτή "σκουντάει" χαλαρά τα ηλεκτρόνια, επιτρέποντάς τους να ρέουν ελεύθερα.

Τα φωτοβολταϊκά κύτταρα έχουν επίσης όλα ένα ή περισσότερα ηλεκτρικά πεδία, που σκοπό έχουν να εξαναγκάζουν τα ηλεκτρόνια που ελευθερώνονται από την απορρόφηση του φωτός να ρέουν προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Αυτή η ροή των ηλεκτρονίων είναι ηλεκτρικό ρεύμα, και με την τοποθέτηση μεταλλικών επαφών στο πάνω και στο κάτω μέρος των ηλιακών κυττάρων, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το ρεύμα για εξωτερική χρήση, πχ για την τροφοδοσία μιας αριθμομηχανής. Αυτό το ρεύμα, σε συνδυασμό με την τάση του κυττάρου (η οποία είναι αποτέλεσμα του ενσωματωμένου ηλεκτρικού πεδίου ή πεδίων), καθορίζει την ισχύ (ή ηλεκτρική ισχύ σε watt), που μπορεί να παράγει το ηλιακό κύτταρο.