Padat
Sifat listrik mencakup konduktivitas, tahanan, impedansi dan kapasitansi. Konduktor listrik seperti logam dan logam paduan berlawanan sifat dengan insulator listrik seperti kaca dan keramik. Semikonduktor berperilaku di antara keduanya. Sementara konduktivitas dalam logam disebabkan oleh elektron, elektron dan lubang-lubang berkontribusi terhadap arus dalam semikonduktor. Dengan kata lain, ion mendukung arus listrik dalam konduktor ionik.
Banyak bahan juga menunjukkan superkonduktivitas pada suhu rendah; mereka meliputi unsur logam seperti timah dan aluminium, berbagai paduan logam, beberapa semikonduktor yang didoping, dan keramik tertentu. Resistivitas listrik dari sebagian besar konduktor (logam) listrik umumnya menurun secara bertahap seiring dengan penurunan suhu, tetapi tetap terbatas. Namun dalam superkonduktor, tahanan listrik anjlok ke nol
ketika bahan didinginkan di bawah suhu kritisnya. Arus listrik mengalir dalam suatu lingkaran kabel superkonduksi dapat terjadi tak terhingga tanpa sumber daya listrik.
Dielektrik, atau insulator listrik, adalah zat yang sangat resisten terhadap aliran arus listrik. Dielektrik, seperti plastik, cenderung memusatkan medan listrik yang diaplikasikan di dalam dirinya sendiri yang sifat ini digunakan pada kapasitor. Sebuah kapasitor adalah perangkat listrik yang dapat menyimpan energi dalam medan listrik antara sepasang konduktor yang berjarak sangat dekat (disebut
'pelat'). Ketika voltase diaplikasikan pada kapasitor, muatan listrik yang sama besarnya, tapi berlawanan polaritasnya, termuat pada masing-masing pelat. Kapasitor digunakan dalam sirkuit listrik sebagai perangkat penyimpan energi, serta filter elektronik untuk membedakan antara sinyal frekuensi tinggi dan frekuensi rendah.
adalah kemampuan kristal untuk menghasilkan tegangan listrik sebagai respons terhadap tegangan mekanik yang diterapkan. Efek piezoelektrik bersifat reversibel dalam kristal piezoelektrik, bila dikenai tegangan eksternal, dapat berubah bentuk dalam jumlah kecil. Bahan polimer seperti karet, wol, rambut, serat kayu, dan sutra sering berperilaku seperti. Sebagai
contoh, polimer polivinilidena fluorida (PVDF) menunjukkan respons piezoelektrik beberapa kali lebih besar daripada bahan piezoelektrik tradisional kuarsa (kristal SiO). Deformasi (0.1%) cocok untuk aplikasi teknis yang berguna seperti sumber tegangan tinggi, pengeras suara, laser, serta sensor kimia, biologis, dan sensor akustik optik dan/atau transduser.
Banyak bahan akan meneruskan beberapa panjang gelombang dan menahan panjang gelombang lainnya. Sebagai contoh, kaca jendela bersifat transparan terhadap sinar tampak, tetapi juga juga berlaku untuk frekuensi sinar ultraviolet yang dapat menyebabkan kulit tersengat matahari. Sifat ini digunakan untuk filter optik selektif frekuensi, yang dapat mengubah warna cahaya yang diteruskan.
Untuk beberapa tujuan, sifat optik dan mekanik suatu bahan menjadi daya tarik. Misalnya, sensor pada ("rudal pencari panas") harus dilindungi oleh penutup yang transparan terhadap radiasi inframerah. Bahan pilihan untuk kubah rudal inframerah berkecepatan tinggi saat ini adalah kristal tunggal safir. Transmisi optik safir tidak benar-benar mencakup keseluruhan rentang
inframerah-sedang (3-5 m), namun mulai turun pada panjang gelombang lebih besar dari sekitar 4.5 m pada suhu ruang. Meskipun kekuatan safir lebih unggul pada suhu kamar daripada bahan kubah inframerah-sedang lainnya yang tersedia, kekuatan safir melemah di atas suhu. Sudah sejak lama dilakukan "kompromi" antara transparansi optik dan durabilitas mekanis; bahan baru seperti keramik transparan atau nanokomposit optik dapat meningkatkan kinerja.
Transmisi berpandu gelombang cahaya melibatkan bidang serat optik dan kemampuan kaca tertentu untuk mentransmisikan, bersamaan dengan tingkat kehilangan yang rendah, rentang frekuensi (gelombang panduan optik multi moda) dengan sedikit gangguan di antara keduanya. Optik berpandu gelombang digunakan sebagai komponen dalam rangkaian optik terpadu atau sebagai media transmisi dalam sistem komunikasi optik.
Sel surya atau sel fotovoltaik adalah alat yang mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Pada dasarnya, perangkat hanya perlu memenuhi dua fungsi: pembangkitan sinar pembawa muatan (elektron dan lubang) dalam bahan penyerap cahaya, dan pemisahan pembawa muatan ke kontak konduktif yang akan mengirimkan listrik (cukup letakkan, membawa elektron melalui kontak logam menuju
sirkuit eksternal). Konversi ini disebut efek fotolistrik, dan bidang penelitian yang terkait dengan sel surya dikenal sebagai fotovoltaik.
Sel surya memiliki banyak aplikasi. Mereka telah lama digunakan dalam situasi dimana daya listrik dari jaringan tidak tersedia, seperti di daerah terpencil, satelit yang mengorbit Bumi dan kapsul ruang angkasa, kalkulator genggam, arloji, radio telepon jarak jauh dan aplikasi pompa air. Baru-baru ini, mereka mulai digunakan pada perakitan modul surya (deret fotovoltaik) yang
terhubung ke jaringan listrik melalui inverter, yang bukan untuk satu-satunya pasokan tetapi sebagai sumber listrik tambahan.
Semua sel surya memerlukan bahan penyerap cahaya yang terkandung di dalam struktur sel untuk menyerap foton dan menghasilkan elektron melalui efek fotovoltaik. Bahan yang digunakan dalam sel surya cenderung memiliki sifat menyerap panjang gelombang cahaya matahari yang mencapai permukaan bumi. Namun, beberapa sel surya juga dioptimalkan untuk penyerapan cahaya di luar atmosfer bumi.