Una celda solar o celda fotovoltaica es un instrumento que genera
electricidad directamente de la luz visible, debido al efecto fotovoltaico.
Para poder generar energía útil, se deben interconectar un cierto número
de celdas para formar un panel solar, también conocido como un módulo
fotovoltaico. El número de celdas solares o el tamaño del panel solar lo
determina la cantidad de luz disponible, y la energía requerida.
Las celdas solares funcionan esencialmente con base en materiales
semiconductores, típicamente silicio, a los cuales se les agregan
deliberadamente impurezas específicas que permiten establecer un campo
eléctrico interno dentro del semiconductor pero lo suficientemente cerca de la
superficie para que una gran porción de la luz solar pueda penetrar hasta ahí.
El efecto de la radiación solar consiste en la creación de un llamado par
electrón-hueco, que representa un par de una carga negativa (el electrón) y una
carga positiva (el hueco) y que pueden desplazarse libremente dentro del
semiconductor.
La eficiencia de estas celdas solares está teóricamente limitada a 28%
en el caso del silicio; prácticamente ya se ha demostrado una eficiencia del
26% en el laboratorio lo cual demuestra el alto nivel tecnológico ya alcanzado
con estas celdas. Celdas más complicadas, por ejemplo, las llamadas celdas
tandem que se fabrican combinando dos semiconductores con banda prohibida
diferente logran superar el límite del 28%; de hecho, una eficiencia de 33.7%
se ha demostrado con celdas tandem de GaAs/GaSb (Arseniuro de Galio/Antimoniuro
de Galio).