Le celle solari fotosintetiche sono dispositivi che rispondono alla luce e convertono l'energia luminosa in elettricità. Esistono molti tipi di materiali che possono generare effetti fotovoltaici, come il silicio monocristallino, il silicio policristallino, il silicio amorfo, l'arseniuro di gallio, il selenio indio rame, ecc. Il loro principio di generazione di energia è fondamentalmente lo stesso, e ora utilizzeremo i cristalli come materiale esempio per descrivere il processo di generazione di energia fotovoltaica. Il silicio cristallino di tipo P può essere drogato con fosforo per ottenere silicio di tipo N, formando una giunzione pN.
Quando la luce colpisce la superficie di una cella solare, una parte dei fotoni viene assorbita dal materiale in silicio; L'energia dei fotoni viene trasferita agli atomi di silicio, provocando la transizione degli elettroni e la trasformazione in elettroni liberi. Si riuniscono su entrambi i lati della giunzione pN, formando una differenza di potenziale. Quando è collegato un circuito esterno, sotto l'azione di questa tensione, una corrente scorrerà attraverso il circuito esterno per generare una certa potenza di uscita. L'essenza di questo processo è la conversione dell'energia dei fotoni in energia elettrica.