Tấm pin mặt trời là thiết bị chuyển đổi ánh sáng mặt trời trực tiếp thành điện năng. Nó sử dụng các tế bào quang điện làm bằng silicon. Khi các photon chiếu vào silicon, chúng làm bật các electron ra, tạo ra dòng điện. Hiệu ứng này được Edmond Becquerel phát hiện vào năm 1839. Các tế bào năng lượng mặt trời thực tế xuất hiện vào những năm 1950.

Tấm pin mặt trời có nhiều loại khác nhau. Tấm đơn tinh thể hiệu quả cao và có màu đen. Tấm đa tinh thể có màu xanh lam và rẻ hơn. Tấm màng mỏng linh hoạt và nhẹ. Tấm hai mặt thu ánh sáng từ cả hai phía. Hiệu suất của các tấm thương mại dao động từ khoảng 15% đến hơn 22%.

Cách thức hoạt động của tấm pin mặt trời

• Các photon từ ánh sáng mặt trời chiếu vào silicon
• Các electron được giải phóng và di chuyển khắp tế bào.
• Các tiếp điểm kim loại thu dòng điện.
• Biến tần chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) thành dòng điện xoay chiều (AC).
• Điện cung cấp năng lượng cho ngôi nhà hoặc cho lưới điện.

Năng lượng mặt trời hiện là nguồn điện rẻ nhất trong lịch sử ở nhiều nơi. Chi phí đã giảm hơn 90% kể từ năm 2010. Các tấm pin có tuổi thọ từ 25 đến 30 năm. Chúng hoạt động tốt nhất ở những khu vực nhiều nắng nhưng vẫn sản xuất điện ngay cả vào những ngày nhiều mây. Những thách thức chính là lưu trữ và tích hợp vào lưới điện.