Fotovoltaika je neposredno pretvorbo svetlobe v električno energijo na atomski ravni. Nekateri materiali kažejo lastnost, znano kot fotoelektrično učinek, ki povzroči njihovo absorpcijo fotonov svetlobe in spustite elektroni. Prvi fotonapetostni modul je zgradil Bell Laboratories leta 1954.
Fotovoltaične učinek nastopi v sončne celice. Te sončne celice so sestavljene iz dveh različnih vrstpolprevodnikov-vrsto p in n-tip - ki so združeni za ustvarjanje p-n spoj.
Z združitvijo teh dveh vrst polprevodnikov, električni fieldis, ustanovljena na območju križišča kot elektroni premaknite pozitivni p-strani inluknjepremakniti negativne n-stran. V polju povzroča negativno nabitih delcev, da se premaknete v eno smer in pozitivno nabitih delcev v drugo smer.
Svetloba je sestavljena iz fotonov. Ti fotoni lahko absorbira fotonapetostnih celic - vrsto celic, ki komponira sončnih kolektorjev. Ko svetlobe za ustreznoValovna dolžinaje incident na te celice, energije iz fotona prenese naatompolprevodniškega materiala v p-n spoj. Natančneje, energijo prenese elektronov v materialu. To povzroča elektroni skočiti višje energetsko stanje znano kot prevodnega pasu. To pušča zadaj "luknjo" v valenčnega da elektron, skočil iz. To gibanje elektrona zaradi dodane energije ustvarja dvanosilci naboja, je par elektronov-luknjo.
Zaradi električnega polja, ki obstaja zaradi p-n spoja, elektroni premakniti negativne strani n in pozitivnoluknjepremakniti p-stran zato prihaja s fotovoltaiko učinek.
