Sončna celica (tudi fotovoltaična celica) je osnovni gradnik fotovoltaičnega sistema – sončno energijo s pomočjo elektronov spremeni v električno energijo.

Deluje tako, da polprevodniški materiali v sončni celici (na primer silicij) ob dotiku sončne celice in sončnih žarkov določen del slednjih vsrka. Energija delcev svetlobe zbija elektrone iz atomov v polprevodniku. Elektroni se ločijo od atomov, potujejo skozi material in tako ustvarjajo elektriko. Gre za čist in zanesljiv vir energije, ki potrebuje svetlobo kot edini vir energije.

Sončne celice se uporabljajo tako v preprostejših napravah, kot so kalkulatorji, kot tudi v zelo zahtevnih napravah, kot so denimo sateliti in vesoljske postaje.

Razvoj sončnih celic sega v leto 1839, ko je francoski fizik Alexandre Edmond Becquerel po naključju odkril fotovoltaični učinek. Opazil je namreč, da nekateri materiali proizvedejo šibek električni tok, če so izpostavljeni soncu.

Razvoj se je nadaljeval leta 1873, ko je Wolloughby Smith odkril selen. Deset let zatem je Charles Fritts sestavil prvo sončno celico iz selena, ki je imela izkoristek od 1 do 2 odstotka.

Poljski znanstvenik Jan Czohralski je leta 1918 razvil metodo za pridobivanje monokristalnega silicija, ki je v uporabi še danes. S to metodo so bile leta 1941 izdelane prve silicijeve monokristalne celice.

Vrste sončnih celic

Kljub napredovanju tehnologije je vloga sončnih celic enaka. Razlika je le v tem, da je izkoristek sončne energije danes precej višji, kot je bil na začetku. V praksi najpogosteje srečamo monokristalne, polikristalne (multikristalne) in amorfne sončne celice, ki vam jih predstavljamo v nadaljevanju članka.

Monokristalne sončne celice Te sončne celice imajo med vsemi sončnimi celicami najvišji izkoristek sončne energije. V serijski proizvodnji dosegajo od 15 do 17 odstotkov učinkovitosti, čeprav v laboratorijskih pogojih dosegajo do 25 odstotkov učinkovitost, vendar na zelo majhnih površinah (1 cm²). Zaradi natančne in tehnološko zelo dovršene proizvodnje te celice na tržišču dosegajo višjo ceno od drugih vrst.

Polikristalne sončne celice Izdelava je podobna monokristalnim sončnim celicam, s to razliko, da je pri polikristalnih celicah uporabljen material ingot, ki je cenejši od monokristalnega silicija. Zaradi tega so cenejše imajo nekoliko manjši izkoristek sončne energije kot monokristalne sončne celice, in sicer v serijski proizvodnji od 13,5 do 15 odstotkov, v laboratorijskih pogojih pa do 20 odstotkov.

Amorfne sončne celice Amorfne sončne celice so sestavljene iz amfornega sicilija z dodatkom vodika. Glede na monokristalne in polikristalne celice je izdelava precej enostavnejša in cenejša, kar sta dve ključni lastnosti, zaradi katerih bodo v prihodnosti perspektiven material. Njihov izkoristek je najslabši, saj se le-ta v serijski proizvodnji giblje od 5 do 7 odstotkov, v laboratorijski pa do 12 odstotkov učinkovitosti.

Za pridobitev primerne napetosti oziroma moči, lahko vzporedno ali zaporedno združimo sončne celice. Tako dobimo module v obliki plošče, ki jih imenujemo solarni paneli.