As células solares fotossintéticas são dispositivos que respondem à luz e convertem a energia luminosa em eletricidade. Existem muitos tipos de materiais que podem gerar efeitos fotovoltaicos, como silício monocristalino, silício policristalino, silício amorfo, arsenieto de gálio, selênio, índio, cobre, etc. Seu princípio de geração de energia é basicamente o mesmo, e agora usaremos cristais como um exemplo para descrever o processo de geração de energia fotovoltaica. O silício cristalino tipo P pode ser dopado com fósforo para obter silício tipo N, formando uma junção pN.
Quando a luz brilha na superfície de uma célula solar, uma parte dos fótons é absorvida pelo material de silício; A energia dos fótons é transferida para os átomos de silício, fazendo com que os elétrons façam a transição e se tornem elétrons livres. Eles se reúnem em ambos os lados da junção pN, formando uma diferença de potencial. Quando um circuito externo é conectado, sob a ação desta tensão, uma corrente fluirá através do circuito externo para gerar uma determinada potência de saída. A essência deste processo é a conversão da energia do fóton em energia elétrica.