تعد الخلايا الشمسية تقنية حديثة تعتمد بشكل أساسي على تحويل أشعة الشمس إلى كهرباء مباشرةً. تتكون هذه الخلية عادةً من طبقتين أساسيتين هما p-type وn-type؛ حيث تحتوي الطبقة الأولى على كميات وفيرة من الحاجز الإلكتروني بينما تحمل الثانية فراغات إلكترونية كثيفة. عندما تصطدم فوتونات الضوء بخلية شمسية، فإنها تزود الإلكترونات بالطاقة اللازمة للانتقال عبر الفجوة بين هاتين الطبقتين مما يؤدي لإنتاج التيار الكهربائي.

في بداية عملية صنع الخلايا الشمسية، يتم اختيار المواد المناسبة لتكوين تلك الطبقات والتي غالباً ما تكون سيليكوناً نقيًّا للغاية. بعد ذلك، تخضع هذه المواد لعملية تسمى "التكثيف المكربن" والتي تساهم في إنشاء تركيبة خاصة لكل نوع من الأنواع الفرعية الموجودة داخل كل خلية. هذا التركيب يضمن قدرتها العالية على امتصاص الضوء واستخدام طاقته بكفاءة.

بعد تشكيل اللوحة الشمسية، يأتي دور التعرض لأشعة الشمس لتحقيق توليد الكهرباء. تبدأ الجزيئات الضوئية عند دخول سطح الخلية بتحرير الإلكترونات الملتصقة بذرات السيليكون المطابقة لها. تنطلق هذه الإلكترونات بحرية ضمن المجالات الكهربية المحصورة داخلياتحافظاتها الخاصة وبالتالي يمكن جمعها وتوصيلها بمصدر خارجي لاستعمالها ككهرباء مفيدة لنا.

مع مرور الزمن وتحسن البحث العلمي والتطبيقي، تطورت أنواع مختلفة من الخلايا الشمسية مثل النوع المتقابل النمط والمجهري والكيميائي وغيرها الكثير بما يوفر المزيد من الطرق للحصول علي الطاقة المستدامة ونظيفة من خلال استغلال قوة الطبيعة الشمسية.