Fotosintetske solarne ćelije su uređaji koji reaguju na svjetlost i pretvaraju svjetlosnu energiju u električnu. Postoji mnogo vrsta materijala koji mogu generisati fotonaponske efekte, kao što su monokristalni silicijum, polikristalni silicijum, amorfni silicijum, galij arsenid, selen indijum bakar, itd. Njihov princip proizvodnje energije je u osnovi isti, a sada ćemo koristiti kristale kao primjer za opisivanje procesa fotonaponske proizvodnje energije. Kristalni silicijum P-tipa može biti dopiran fosforom da bi se dobio silicijum N-tipa, formirajući pN spoj.
Kada svjetlost obasjava površinu solarne ćelije, dio fotona se apsorbira silicijumskim materijalom; Energija fotona se prenosi na atome silicija, uzrokujući da elektroni prelaze i postaju slobodni elektroni. Skupljaju se na obje strane pN spoja, formirajući potencijalnu razliku. Kada je spojeno vanjsko kolo, pod djelovanjem ovog napona, struja će teći kroz vanjsko kolo kako bi se stvorila određena izlazna snaga. Suština ovog procesa je pretvaranje energije fotona u električnu energiju.