Sel suria adalah sejenis unsur fotoelektrik yang boleh menukar tenaga. Struktur asas mereka dibentuk dengan menggabungkan semikonduktor jenis P dan jenis N. Bahan semikonduktor yang paling asas ialah "silikon", yang tidak konduktif. Walau bagaimanapun, jika kekotoran yang berbeza ditambah kepada semikonduktor, semikonduktor jenis P dan jenis N boleh dibuat. Kemudian, beza keupayaan antara semikonduktor jenis-P dengan lubang (semikonduktor jenis-P tidak mempunyai elektron bercas negatif, yang boleh dianggap sebagai cas positif tambahan) dan semikonduktor jenis-N dengan elektron bebas tambahan digunakan untuk menjana arus. Oleh itu, apabila cahaya matahari bersinar, tenaga cahaya mengujakan elektron dalam atom silikon, dan menghasilkan perolakan elektron dan lubang. Elektron dan lubang ini dipengaruhi oleh potensi terbina dalam dan masing-masing tertarik oleh semikonduktor jenis N dan jenis P, dan berkumpul di kedua-dua hujungnya. Pada masa ini, jika bahagian luar disambungkan dengan elektrod untuk membentuk litar, ini adalah prinsip penjanaan kuasa sel solar.
Sel suria boleh dibahagikan kepada dua kategori mengikut keadaan kristalnya: jenis filem nipis kristal dan jenis filem nipis bukan kristal (selepas ini dirujuk sebagai a-), dan yang pertama dibahagikan lagi kepada jenis kristal tunggal dan jenis polihablur.
Mengikut bahan, mereka boleh dibahagikan kepada jenis filem nipis silikon, jenis filem nipis semikonduktor kompaun dan jenis filem organik, dan jenis filem nipis semikonduktor kompaun dibahagikan lagi kepada jenis bukan kristal (a-Si:H, a-Si: H:F, a-SixGel-x:H, dsb.), kumpulan IIIV (GaAs, InP, dsb.), kumpulan IIVI (siri Cds) dan zink fosfida (Zn3p2), dsb.
Mengikut bahan yang berbeza yang digunakan, sel suria juga boleh dibahagikan kepada: sel suria silikon, sel suria filem nipis berbilang kompaun, sel suria elektrod diubah suai polimer, sel suria nanohabluran, sel suria organik, sel suria plastik, antaranya suria silikon. sel adalah yang paling matang dan mendominasi dalam aplikasi.
1. Sel suria silikon
Sel suria silikon dibahagikan kepada tiga jenis: sel solar silikon kristal tunggal, sel suria filem nipis silikon polihablur dan sel suria filem nipis silikon amorf.
(1) Sel solar silikon kristal tunggal mempunyai kecekapan penukaran tertinggi dan teknologi yang paling matang. Kecekapan penukaran tertinggi di makmal ialah 24.7%, dan kecekapan dalam pengeluaran berskala besar ialah 15% (setakat 2011, ia adalah 18%). Ia masih menduduki kedudukan dominan dalam aplikasi berskala besar dan pengeluaran perindustrian, tetapi disebabkan kos silikon kristal tunggal yang tinggi, sukar untuk mengurangkan kosnya dengan ketara. Untuk menjimatkan bahan silikon, filem nipis silikon polihabluran dan filem nipis silikon amorfus telah dibangunkan sebagai alternatif kepada sel solar silikon kristal tunggal.
(2) Berbanding dengan silikon kristal tunggal, sel suria filem nipis silikon polihablur adalah lebih murah dan lebih cekap daripada sel filem nipis silikon amorfus. Kecekapan penukaran makmal tertingginya ialah 18%, dan kecekapan penukaran pengeluaran berskala industri ialah 10% (setakat 2011, ia adalah 17%). Oleh itu, sel filem nipis silikon polihablur tidak lama lagi akan menduduki kedudukan dominan dalam pasaran sel solar.
(3) Sel suria filem nipis silikon amorf adalah kos rendah dan ringan, dengan kecekapan penukaran yang tinggi, mudah untuk menghasilkan besar-besaran, dan mempunyai potensi yang besar. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh kesan pereputan kecekapan fotoelektrik yang disebabkan oleh bahannya, kestabilannya tidak tinggi, yang secara langsung menjejaskan aplikasi praktikalnya. Sekiranya masalah kestabilan boleh diselesaikan dan masalah kadar penukaran boleh diperbaiki, maka sel suria silikon amorf sudah pasti akan menjadi salah satu produk pembangunan utama sel suria.
2. Sel suria filem nipis berhablur
Sel filem nipis polihablur Kadmium sulfida dan kadmium telluride Sel filem nipis polihablur lebih cekap daripada sel suria filem nipis silikon amorfus, lebih murah daripada sel silikon monohabluran, dan mudah dihasilkan secara besar-besaran. Walau bagaimanapun, kadmium adalah sangat toksik dan akan menyebabkan pencemaran alam sekitar yang serius. Oleh itu, ia bukanlah alternatif yang paling ideal untuk sel suria silikon kristal.
Kecekapan penukaran sel kompaun gallium arsenide (GaAs) III-V boleh mencapai 28%. Bahan kompaun GaAs mempunyai jurang jalur optik yang sangat ideal dan kecekapan penyerapan yang tinggi, rintangan sinaran yang kuat, dan tidak sensitif kepada haba. Ia sesuai untuk menghasilkan sel simpang tunggal berkecekapan tinggi. Walau bagaimanapun, harga bahan GaAs adalah tinggi, yang sangat mengehadkan populariti sel GaAs.
Sel filem nipis indium selenide tembaga (pendek kata CIS) sesuai untuk penukaran fotoelektrik, tidak mempunyai masalah degradasi akibat cahaya, dan mempunyai kecekapan penukaran yang sama seperti silikon polihabluran. Dengan kelebihan harga yang rendah, prestasi yang baik dan proses yang mudah, ia akan menjadi hala tuju penting untuk pembangunan sel solar pada masa hadapan. Satu-satunya masalah ialah sumber bahan. Oleh kerana indium dan selenium adalah unsur yang agak jarang berlaku, pembangunan bateri jenis ini pasti terhad.
3. Sel suria polimer organik
Menggantikan bahan bukan organik dengan polimer organik ialah hala tuju penyelidikan yang baru dibangunkan untuk pembuatan sel solar. Disebabkan kelebihan fleksibiliti yang baik, pengeluaran yang mudah, sumber bahan yang luas dan kos bahan organik yang rendah, ia adalah sangat penting kepada penggunaan tenaga suria secara besar-besaran dan penyediaan tenaga elektrik yang murah. Walau bagaimanapun, penyelidikan mengenai penyediaan sel solar dengan bahan organik baru sahaja bermula. Sama ada ia boleh dibangunkan menjadi produk yang mempunyai kepentingan praktikal masih perlu dikaji dan diterokai dengan lebih lanjut.
4. Sel suria nanohabluran
Sel suria nanohabluran baru dibangunkan. Kelebihan mereka ialah kos rendah, proses mudah dan prestasi yang stabil. Kecekapan fotoelektrik mereka stabil pada lebih daripada 10%, dan kos pengeluaran hanya 1/5 hingga 1/10 daripada sel suria silikon. Jangka hayat boleh mencapai lebih daripada 20 tahun. Penyelidikan dan pembangunan bateri sedemikian baru sahaja bermula, dan mereka akan memasuki pasaran secara beransur-ansur dalam masa terdekat.