الألواح الشمسية الكهروضوئية هي الألواح الشمسية التي تستخدم لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء . عادة ما تكون هذه الألواح مصنوعة من مواد شبه موصلة – السيليكون هو الأكثر استخدامًا. يمكن تصنيع الألواح الكهروضوئية الحديثة إما باستخدام مواد شبه موصلة بلورية أو ذات أغشية رقيقة. تعتبر الخلايا الشمسية السيليكونية البلورية أكثر كفاءة بشكل عام في تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء، ولكن تكاليف تصنيعها أعلى من أشباه الموصلات ذات الأغشية الرقيقة. يمكن تصنيع فئة متخصصة من الخلايا الشمسية - تسمى الخلايا متعددة الوصلات أو الخلايا الترادفية - بكفاءة عالية وبتكلفة أقل من الخلايا الشمسية السيليكونية التقليدية، ولكنها تتطلب عمليات إنتاج أكثر تطوراً.

معظم الأنظمة الكهروضوئية متصلة بالشبكة، وهذا يعني أن الطاقة التي ينتجونها يتم تغذيتها بشبكة كهرباء تزود المنازل والشركات بالكهرباء. ويمكن للشبكة أيضًا تخزين الكهرباء الزائدة في البطارية، لاستخدامها في الأيام التي لا تكون فيها الشمس مشرقة. يختار العديد من الأشخاص تركيب الأنظمة الكهروضوئية من أجل توفير المال في فواتير الطاقة الخاصة بهم، وتقليل تأثيرها على البيئة.

تُستخدم أصغر الأنظمة الكهروضوئية لتشغيل الآلات الحاسبة وساعات اليد بينما يمكن للأنظمة الأكبر حجمًا توفير الطاقة لمباني بأكملها أو حتى لمجتمعات بأكملها. بالإضافة إلى الوحدات (أو الخلايا) الكهروضوئية، قد يشتمل النظام على بطارية وعاكس ومكونات أخرى مثل العدادات وصناديق التجميع وقطع اتصال التيار المستمر وقواطع الدائرة.

على عكس محطات توليد الطاقة التقليدية التي تعمل بالوقود الأحفوري، تعمل الوحدات الكهروضوئية بأقصى طاقتها عندما يكون الطلب على الكهرباء في أعلى مستوياته. ونتيجة لذلك، فهي غالبًا ما تكون أقل تأثراً بالظواهر الجوية القاسية من محطات الطاقة التقليدية. بالإضافة إلى ذلك، يسمح التصميم المعياري للمشاريع الكهروضوئية واسعة النطاق بمواصلة توليد الكهرباء حتى في حالة تلف أحد المكونات، أو تغطية مساحة كبيرة بالثلوج أو الجليد.

تحتوي كل خلية شمسية على طبقتين من المواد الموصلة بين الزجاج الواقي والبلاستيك الشفاف. تمتص طبقة الخلية من النوع n ضوء الشمس، بينما تعكسه الطبقة من النوع p. يتم بعد ذلك امتصاص الإلكترونات بواسطة الطبقة من النوع n، وتتدفق عبر دائرة كهربائية خارجية، والتي عادة ما تكون متصلة بعاكس. يقوم العاكس بعد ذلك بتحويل الإلكترونات إلى تيار كهربائي، وتكتمل الدائرة.

يوجد حاليًا عدة آلاف من نماذج الألواح الشمسية الفردية المتاحة في السوق من مئات الشركات المختلفة. تم تطوير أول جهاز كهروضوئي عملي في عام 1954، وبحلول أواخر السبعينيات، تم استخدام الكهروضوئية لتشغيل الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية الأمريكية، فضلا عن توفير الكهرباء في المواقع النائية التي لا تستطيع الوصول إلى خطوط الطاقة الكهربائية. أثارت أزمة الطاقة في السبعينيات اهتماما كبيرا بالطاقة الشمسية، والتقدم التكنولوجي، وانخفاض تكاليف الأجهزة الكهروضوئية، والحوافز الحكومية والمالية، مكنت من نشر الطاقة الشمسية على نطاق أوسع بكثير اليوم. يوجد الآن أكثر من 500000 منشأة للطاقة الشمسية في الولايات المتحدة، معظمها عبارة عن طاقة شمسية على الأسطح.