Fotosintetične sončne celice so naprave, ki se odzivajo na svetlobo in pretvarjajo svetlobno energijo v električno. Obstaja veliko vrst materialov, ki lahko ustvarjajo fotonapetostne učinke, kot so monokristalni silicij, polikristalni silicij, amorfni silicij, galijev arzenid, selen indij baker itd. Njihovo načelo pridobivanja električne energije je v bistvu enako, zdaj pa bomo uporabili kristale kot primer za opis procesa fotovoltaične proizvodnje električne energije. Kristalni silicij tipa P je mogoče dopirati s fosforjem, da dobimo silicij tipa N, ki tvori pN spoj.
Ko svetloba sveti na površino sončne celice, silicijev material absorbira del fotonov; Energija fotonov se prenese na atome silicija, kar povzroči prehod elektronov in postanejo prosti elektroni. Zberejo se na obeh straneh pN spoja in tvorijo potencialno razliko. Ko je priključeno zunanje vezje, bo pod delovanjem te napetosti skozi zunanje vezje stekel tok, ki bo ustvaril določeno izhodno moč. Bistvo tega procesa je pretvorba fotonske energije v električno.