El principio fundamental de la generación de energía fotovoltaica es el efecto fotoeléctrico de los semiconductores. Cuando un fotón brilla sobre un metal, su energía puede ser absorbida por un electrón en el metal. La energía absorbida por el electrón es lo suficientemente grande como para superar la gravedad interna del metal para realizar el trabajo de escapar de la superficie del metal y convertirse en un fotoelectrón.
Los átomos de silicio tienen 4 electrones externos. Si el silicio puro está combinado con 5 electrones externos, como átomos de fósforo, se convierte en un semiconductor de tipo N; si el silicio puro está combinado con 3 electrones externos, como los átomos de boro forman un semiconductor de tipo P.
Cuando se combinan el tipo P y el tipo N, la superficie de contacto formará una diferencia de potencial y se convertirá en una célula solar. Cuando la luz del sol golpea la unión P-N, los agujeros se mueven desde el área del polo P al área del polo N, y los electrones se mueven desde el área del polo N al área del polo P para formar una corriente.