Ένα ηλιακό στοιχείο είναι μια συσκευή που αποκρίνεται στο φως και μπορεί να μετατρέψει την ελαφριά ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Υπάρχουν πολλά είδη υλικών που μπορούν να παράγουν φωτοβολταϊκά εφέ, ηλιακό πάνελ όπως: μονοκρυσταλλικό πυρίτιο, πολυκρυσταλλικό πυρίτιο, ηλιακό άμορφο πυρίτιο, γάλλιο αρσενίδιο, σελίνιο χαλκού ινδίου και ούτω καθεξής. Οι αρχές παραγωγής ενέργειας είναι βασικά οι ίδιες. Τώρα παίρνουμε το κρυσταλλικό πυρίτιο ως παράδειγμα για να περιγράψουμε τη διαδικασία παραγωγής φωτοβολταϊκής ενέργειας. Το κρυσταλλικό πυρίτιο τύπου Ρ μπορεί να προσκολληθεί με φώσφορο για να αποκτήσει πυρίτιο τύπου Ν, ηλιακό πλαίσιο που σχηματίζει μια ένωση PN.
Όταν το φως ακτινοβολεί την επιφάνεια του ηλιακού κυττάρου, μέρος των φωτονίων απορροφάται από το υλικό πυριτίου. Ηλιακό πάνελ η ενέργεια των φωτονίων μεταφέρεται στα άτομα πυριτίου, ηλιακό πάνελ προκαλώντας τα ηλεκτρόνια να υποστούν μεταβάσεις, να γίνουν ελεύθερα ηλεκτρόνια, να συλλέγονται και στις δύο πλευρές της διασταύρωσης PN για να σχηματίσουν μια πιθανή διαφορά. Κάτω από τη δράση αυτής της τάσης, το ηλιακό πάνελ θα υπάρχει ρεύμα που ρέει μέσω του εξωτερικού κυκλώματος για να παράγει μια συγκεκριμένη ισχύ εξόδου. Η ουσία αυτής της διαδικασίας είναι: η διαδικασία μετατροπής της ενέργειας φωτονίων σε ηλεκτρική ενέργεια.