Het energieopwekkingssysteem met zonnecellen wordt gemaakt door gebruik te maken van het principe van het fotovoltaïsche effect. Het is een energieopwekkingssysteem dat zonnestralingsenergie direct omzet in elektrische energie. Het bestaat hoofdzakelijk uit twee delen: zonnecelarray en omvormer. Zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding: Als er overdag zonneschijn is, wordt de elektriciteit die wordt opgewekt door de zonnecelarray rechtstreeks overgedragen naar het wisselstroomnet via de op het elektriciteitsnet aangesloten omvormer, of wordt de elektriciteit die wordt opgewekt door zonne-energie rechtstreeks geleverd aan de AC-belasting via de netgekoppelde omvormer.
Fotovoltaïsche energieopwekking uit zonne-energie is afhankelijk van zonnecelmodules en de elektronische eigenschappen van halfgeleidermaterialen. Wanneer zonlicht op de PN-overgang van de halfgeleider schijnt, genereert het barrièregebied van de PN-overgang een sterk ingebouwd elektrostatisch veld, zodat de ongebalanceerde elektronen en gaten die in het barrièregebied worden gegenereerd, of de ongebalanceerde elektronen en gaten die buiten het barrièregebied worden gegenereerd maar in de barrière diffunderen gebied, onder invloed van het ingebouwde elektrostatische veld, in tegengestelde richtingen bewegen en het barrièregebied verlaten, wat resulteert in een toename van het potentieel van het P-gebied en een afname van het potentieel van het N-gebied, waardoor spanning en stroom worden gegenereerd in het externe circuit, waarbij lichtenergie wordt omgezet in elektrische energie.
Fotovoltaïsche energieopwekkingssystemen op zonne-energie kunnen grofweg in twee categorieën worden verdeeld. Eén daarvan is het netgekoppelde energieopwekkingssysteem, dat via een standaardinterface, zoals een kleine elektriciteitscentrale, met het openbare elektriciteitsnet is verbonden; de andere is het onafhankelijke energieopwekkingssysteem, dat een circuit vormt binnen zijn eigen gesloten circuitsysteem. Het netgekoppelde energieopwekkingssysteem zet de ontvangen zonnestralingsenergie om in hoogspanningsgelijkstroom via de fotovoltaïsche array door middel van hoogfrequente gelijkstroomconversie, en voert vervolgens een sinusoïdale wisselstroom uit met dezelfde frequentie en fase als de netspanning naar de net nadat deze door de omvormer is geïnverteerd. De fotovoltaïsche array van het onafhankelijke energieopwekkingssysteem zal de ontvangen zonnestralingsenergie eerst rechtstreeks omzetten in elektrische energie om de belasting te leveren, en de overtollige energie in de batterij opslaan in de vorm van chemische energie nadat deze door de laadcontroller is gegaan.