תא פוטו וולטאי הוא התקן סולארי שתפקידו להפיק אנרגיה חשמלית מקרינה אלקטרומגנטית הנפלטת, בין השאר, מהשמש. התא הפוטו וולטאי הראשון נבנה כבר בשנת 1883 על ידי מדען צרפתי בשם אלכסנדר אדמונד בקרל, אשר בנה אותו מסלניום בציפוי זהב. הלוח הפוטו וולטאי הראשון נבנה בשנת 1954 על ידי חברת בל, לוח אשר יוצר אז לראשונה מסיליקון, שממנו הוא מיוצר גם היום.
תא פוטו וולטאי, המכונה גם תא סולארי, הוא רכיב אלקטורני בעל שני חיבורים אשר מאפשר מעבר של זרם חשמלי רק מכיוון אחד (“דיודה”), ואשר מייצר זרם חשמלי כאשר אור פוגע בו. התא מורכב משתי שכבות של מוליכים למחצה, במקרה הזה – סיליקון מאולח. כל שכבה מכילה אילוח מסוג שונה (n – חומרים הנמצאים מימין לסיליקון בטבלה המחזורית ו – p – חומרים הנמצאים משמאל לסיליקון בטבלה המחזורית). החיבור בין שני האילוחים יוצר צומת pn, שבו נוצר שדה חשמלי. כאשר פוטון הנושא אנרגיה בכמות מספקת פוגע בשדה החשמלי, הוא גורם להתנתקות של אלקטרון מאטום הסיליקון ולהיווצרות של זוג אלקטרון חופשי וחור. השדה החשמלי גורם להפרדה בין האלקטרון והחור, ומעביר את האלקטרון לצד N ואת החור לצד p. תהליך זה גורם להיווצרות של זרם של אלקטרון אחד. כאשר כמות גדולה של פוטונים הנושאים מספיק אנרגיה פוגעים בשדה החשמלי – נוצר זרם חשמלי ממשי.
יש היום שלוש שיטות להכנת תא פוטו וולטאי: מריחה – מורחים סיליקון על גבי תבנית זכוכית. שיטה קלה יחסית וגם זולה, אבל חשוב לדעת שגם נצילותם של התאים הפוטו וולטאים הנוצרים באמצעותה היא הנמוכה ביותר.
שיטת צ’וחרלסקי – לוקחים את גביש הסיליקון הגדול ופורסים אותו לפרוסות דקות מאד. מדובר בשיטה יקרה ומורכבת, אולם התאים הנוצרים באמצעותה הם בעלי הנצילות הגבוהה ביותר. פולי סיליקון – מגדלים שכבה של תת גבישים רבים, כאשר כל תת גביש מתפקד כתא פוטו וולטאי עצמאי. בשיטה זו נצילות התאים נמוכה משיטת צ’וחרלסקי וגבוהה משיטת המריחה, ועלויותיה ממוצעת. זאת הסיבה ששיטה זו היא היום הנפוצה ביותר ליצירת תאים פוטו וולטאים. תאים פוטו וולטאים מרכיבים את הפאנלים הסולאריים אשר מותקנים על הגגות או בדופן מאגרי מים לצורך הפקת חשמל בדרך ירוקה וזולה יותר. הם אלה שקולטים את קרינת השמש וממירים אותה לזרם חשמלי ישר, אך בעזרת ממיר (מהפך סולארי) מומר לזרם חשמלי סטנדרטי אשר ניתן להשתמש בו.
