Om de werking van een zonnecel te verklaren is kennis over halfgeleiders [21] nodig. Een zonnecel werkt namelijk met deze techniek. De geleiding van een halfgeleider is afhankelijk van een aantal omgevingsvariabelen. Hierbij moet men denken aan temperatuur of invallende lichtsterkte, in dit geval zoninstraling. De geleiding van een halfgeleider kan gereguleerd worden door de kristalstructuur te voorzien van onzuiverheden. Dit wordt doteren genoemd.

Een van de meest gebruikte halfgeleiders is het materiaal silicium. Dit komt men tegen in computers, televisies, radio’s e.d. Silicium is ook het materiaal dat vaak2 gebruikt wordt bij zonnecellen. Silicium heeft, samen met het diamantvormende koolstof, de bijzondere eigenschap dat het in zijn buitenste schil vier elektronen heeft. Deze elektronen kunnen perfecte covalente bindingen vormen met omliggende siliciumatomen. Dit betekent dat een groot netwerk van siliciumatomen zich met elkaar kan binden tot één groot kristal. Binnen dat kristal vindt men geen vrije elektronen, omdat elk siliciumatoom de buitenste elektronen deelt met vier omliggende siliciumatomen. Aangezien vrije elektronen een materiaal geleidend maken, is een siliciumkristal dus geen metaal. Dit terwijl silicium als element wel een metaal is.

Om het siliciumkristal geleidend te maken, kan het worden voorzien van onzuiverheden; doteren genaamd. Er zijn twee soorten onzuiverheden die in het kristal aangebracht kunnen worden:

• P-type: om een P-type onzuiverheid aan te brengen, wordt het siliciumkristal verrijkt met boren (boor) of gallium. Deze twee materialen hebben allebei 3 elektronen in de buitenste schil, in tegenstelling toto silicium. Wanneer dit materiaal in het siliciumkristal wordt opgenomen, ontstaan plaatsen met een tekort van 1 elektron. Dit tekort veroorzaakt een lokale positieve lading, die de naam P-type draagt. Deze positieve lading heeft tot gevolg dat het gat moet worden opgevuld met elektronen van omliggende siliciumatomen. Echter, omliggende atomen krijgen hiermee hetzelfde ‘probleem’. Dit ‘wandelen’ van gaten zorgt ervoor dat het kristal elektronische stroom kan geleiden.
• N-type. In N-type dotering worden kleine hoeveelheden fosfor of arseen in het kristal aangebracht. Zowel fosfor als arseen hebben vijf elektronen in de buitenste schil, wat ervoor zorgt dat er op bepaalde plaatsen een elektron over is. Dit elektron kan zich vrij door het materiaal bewegen, waardoor het materiaal als geheel geleidend wordt. De naam N-type dotering is afgeleid van het feit dat elektronen een negatieve lading hebben.

N-type en P-type halfgeleiders zijn op zichzelf niet bijzonder; het zijn matige geleiders. Echter, zodra deze materialen tegen elkaar gezet worden, worden deze interessant. Een bekend schakelelement waarin dit gedaan wordt, is een diode. Deze diode geleidt dus in één richting. Dit principe wordt gebruikt om zonlicht om te zetten in stroom.

1. Anti reflectielaag

2. negatieve elektrode
3. n- type halfgeleider
4. p-n-overgang
5. p- type halfgeleider
6. positieve elektrode

De opbouw van de zonnecel is te zien in figuur 2. De dikte is ongeveer 0,3 mm. Duidelijk is te zien dat het bovenste gedeelte de N laag dunner is ongeveer 0,5µm ongeveer 600 maal dunner dan de onderste P laag. Aan de bovenzijde zit een contactrooster . Deze verzameld de stroom die door deze vingers loopt.  Deze moeten niet te dik zijn want dat belemmerd de lichtinval , maar ze mogen ook weer niet te dun zijn want dan is de ohmse weerstand weer te groot. De antiereflectielaag voorkomt dat er te veel  zonlicht wordt gereflecteerd. Vooral het groene, gele ,oranje en het rode licht wordt daardoor minder gereflecteerd. Aan de onderzijde wordt wel eens een metaal of contactrooster aangebracht.