تُعد الخلايا الشمسية - والمعروفة أيضًا بالخلايا الكهروضوئية أو الخلايا الضوئية - عناصر أساسية لتحويل الطاقة الشمسية مباشرة إلى طاقة كهربائية. تعمل وفق مبدأ التأثير الضوئي الجهدي، حيث تقوم بامتصاص فوتونات أشعة الشمس وتحويلها لطاقة كهربائية متصلة باستمرار.
تتشكل الخلية الشمسية عادة من رقائق رفيعة مصنوعة من معدن السيليكون، والذي يتميز بشحناته المختلفة بين الجانبين؛ موجب ومنفى. عندما تستقبل هذه الرقائق الفوتونات المشحونة بطاقة، يؤدي ذلك لإكساب الإلكترونات فيها حيويتها وحركتها عبر تحريرها من روابطها الأصلية نتيجة ارتفاع درجة حرارتها الناتجة عن الامتصاص الضوئي.
يتطلب صنع الخلايا الشمسية مواد خاصة ومعقدة نسبيًا. رغم توفر نوع واحد فقط بكثرة وهو السيليكون، إلا أنه هناك أنواع أخرى قليلة الانتشار كالسيلكون اللابلوري والأرسنيوم غاليوم المطروح بنسب رقيقة بواسطة الترسيب الحراري على سطح الدوائر نصف الموصلة. بالإضافة لهذه الطبقة الرئيسية، تحتوي الخلايا أيضا على هيكل داعم مصنوع بالألومنيوم وكابلات اتصال فضلاً عن نظام تخزين البطاريات ووحدة قياس الجهد الكهربائي المعروف بالفولتيمتر.
يمكن لمجتمع اليوم الاستفادة الواسعة من تقنية الخلايا الشمسية بدءًا من تدفئة المنازل وغرف السباحة وانتهاء بإضاءة الشوارع العامة وتشغيل المعدات الزراعية المحلية المتنوعة بما فيها مضخات مياه الري الصغيرة. حتى الآن يستخدم البعض كذلك هذه التقنية المتطورة في تنقية المياه وخاصة في مناطق العالم الثالث الفقيرة بموارد الطاقة المركزية القابلة للتوزيع.
بالرغم مما تقدمه تلك التقنية الرائدة لكن لها تحديات عملية أيضاً أثناء التنفيذ والاستخدام العملي. أولها مشكلة تراكم الغبار عليها والتي تتطلب تنظيف منتظم قد يصل إلى ثلاث مرات إسبوعياً بحسب الأحوال البيئية الخاصة بكل منطقة جغرافياً. ثانياً، عدم قدرتها على الاحتفاظ بالسعات الأعلى للطاقة المستقاة خلال ساعات النهار الطويلة واستخداماتها لاحقاً خارج دورات النهار والليل المعتمدة اعتماد كبير على درجات سطوع الشمس وإنتاجيتها المرتفعين نسبيا داخل مدار دائرة عرض الموقع نفسه. أخيرا وليس آخراً، تأثيرات التآكل المؤقت للأجزاء المنفصلة حول جهاز توليد الكهرباء ذاته سواء كانت مرتبطة بالنظام الهوائي الخارجي أم المصاحب له أثناء عمله المنتظم لفترات طويلة معرض للاستنزاف الداخلي للجسم العام للجهاز الخارجي للأداة نفسها إن صح التعبير ويختلف تركيب هذا الأخير بناءً على تصميم التصنيع والمواد الخام المدخولة فيه أصالة وذلك قد تؤثر بشكل سلبي ملحوظ لو وجدت نسبة عالية جدا من الملح ضمن فقاعة بخار مذابة تنتشر داخليا فيما يعرف بسائل "الإلكتروليت" المسؤول عن نقل الشحنات دون احداث احتكاك بالحرارة الداخلية للإلكترونات عند مرورها عبر مساراتها المقيدة بقيود المسافة الفيزيائية المحصورة بوحدة الجهاز الرئيسي والثانوي الوسيط . وفي النهاية تبقى تكنولوجيا العمل الكهروضوئي مصدر آمناً للاستدامة البيئية كون الطاقة المخلوق بها غير ملوثة ولا تضر بالمحيط الحيوي لجنس البشر وما يعيش معه ولذا يسعى كافة علماء العالم لدعم جهود البحث العلمي لتطبيق أفكار جديدة أكثر تقدمًا وفاعلية اقتصاديًا وفكريا لبناء مجتمع عالمي ذات حضارة مستقبلى مبنية أساسها علي تعظيم طول عمر حلول الطاقة المتجدده وبقاء تأثير فعال لمدة قرنين قادمين على أقل تقدير نظر لما يستلزمه الأمر من تخطيط علمي مدروس ومتقدم مدته طويلة جدًا قبل الوصول الي مرحلة التطبيق العملية العملية فعليا .
