Fotosintetske solarne ćelije su uređaji koji reagiraju na svjetlost i pretvaraju svjetlosnu energiju u električnu. Postoje mnoge vrste materijala koji mogu generirati fotonaponske efekte, kao što su monokristalni silicij, polikristalni silicij, amorfni silicij, galijev arsenid, selen indij bakar, itd. Njihov princip proizvodnje energije je u osnovi isti, a sada ćemo koristiti kristale kao primjer za opisivanje procesa fotonaponske proizvodnje energije. Kristalni silicij P-tipa može se dopirati fosforom kako bi se dobio silicij N-tipa, tvoreći pN spoj.
Kada svjetlost obasja površinu solarne ćelije, silikonski materijal apsorbira dio fotona; Energija fotona prenosi se na atome silicija, uzrokujući prijelaz elektrona i postaju slobodni elektroni. Skupljaju se s obje strane pN spoja tvoreći potencijalnu razliku. Kada se spoji vanjski krug, pod djelovanjem ovog napona, struja će teći kroz vanjski krug da bi se stvorila određena izlazna snaga. Suština ovog procesa je pretvorba energije fotona u električnu energiju.