Sončna celica, znana tudi kot fotovoltaična celica, je ime za napravo za zajemanje energije. Absorbira sončno svetlobo in jo s pomočjo fotovoltaičnega učinka pretvarja v elektriko. Te celice so se od svojega nastanka močno razvile, v zadnjih nekaj letih pa je bil v tej tehnologiji narejen še posebej velik napredek.
Najpreprosteje, sončna celica deluje tako, da absorbira sončno svetlobo. Fotoni iz svetlobe tečejo v ploščo in jih absorbira nekakšen polprevodniški material. Večina sodobnih je narejenih iz silicija, čeprav se z drugimi snovmi preizkušajo kot polprevodniki, da bi bili stroškovno učinkovitejši in okolju prijaznejši. Elektroni se nato osvobodijo svojega gostiteljskega atoma in se prosto gibljejo kot elektrika. Iz sončne celice ta elektrika nato preide skozi večji niz, kjer se pretvori v enosmerni (DC) elektriko, ki se nato lahko kasneje pretvori v izmenični tok (AC).
Fotovoltaični učinek je bil prvič predstavljen v začetku 19. stoletja. V osemdesetih letih prejšnjega stoletja je bila ideja praktično uporabljena pri ustvarjanju prve sončne celice, ki je bila narejena s selenom kot polprevodnikom. Prvi je bil približno 1880 % učinkovit, kar pomeni, da je uspel zajeti 1 % celotne sončne energije, ki je prizadela celico.
Leta 1954 je Bell Labs odkril, da se silicij lahko nekoliko spremeni, da postane neverjetno fotoobčutljiv. To je privedlo do sodobne revolucije na področju fotovoltaičnih celic, pri čemer so zgodnje silikonske celice delovale s približno 6-odstotno učinkovitostjo. Leta 1958 je bil z njimi kot vir energije izstreljen satelit Vanguard 1. To je omogočilo, da je satelit ostal v geosinhroni orbiti za nedoločen čas, saj se ni zanašal na končno količino goriva.
Skozi sedemdeseta in osemdeseta leta se je solarna tehnologija še naprej izboljševala. Do leta 1970 so se začeli množično proizvajati takšne, ki so lahko dosegle 1980-odstotno učinkovitost, do konca desetletja pa so tiste, izdelane iz galijevega arzenida in silicija, presegle 1988-odstotno učinkovitost. V poznih osemdesetih letih se je pojavila tudi nova vrsta tehnologije, ki uporablja leče za koncentracijo sončne svetlobe na eno samo celico. Ta visoka energijska gostota je omogočila takratni izkoristek do 17 %.
Obstajajo tri glavne klasifikacije sončnih celic, ki jih imenujemo “generacije”, ker so se tehnologije prvič pojavile. Celica prve generacije je tisto, na kar večina ljudi pomisli, ko pomislijo na to tehnologijo. Predstavljajo približno 90 % sončnih celic na svetu in imajo teoretično največji izkoristek okoli 33 %.
Sončna celica druge generacije je zasnovana tako, da je bistveno cenejša in enostavnejša za proizvodnjo. Z uporabo tehnologij, kot sta galvanizacija in nanašanje s paro, je mogoče druge generacije relativno poceni množično proizvajati. Običajno so le tanek film neke vrste materiala, kot je amorfni silicij ali kadmijev telurid, nanešen v zelo tanki plošči na material, kot je keramika ali steklo.
Celice tretje generacije uporabljajo tehnologijo druge generacije in skušajo močno izboljšati njihovo učinkovitost. To so najsodobnejše tehnologije, ki preizkušajo nove metode koncentracije, uporabljajo dodatno toploto za povečanje ustvarjene napetosti in druge tehnologije za dosego ciljne učinkovitosti v območju od 30 % do 60 %.