Een zonnecel is een apparaat dat op licht reageert en lichtenergie kan omzetten in elektriciteit. Er zijn veel soorten materialen die een fotovoltaïsch effect kunnen produceren, zonnepanelen zoals: monokristallijn silicium, polykristallijn silicium, amorf silicium van zonnepanelen, galliumarsenide, indiumkoper-selenide enzovoort. Hun principes voor energieopwekking zijn in wezen hetzelfde. Nu nemen we kristallijn silicium als voorbeeld om het fotovoltaïsche energieopwekkingsproces te beschrijven. P-type kristallijn silicium kan worden gedoteerd met fosfor om N-type silicium te verkrijgen, waarbij een zonnepaneel een PN-overgang vormt.
Wanneer het licht het oppervlak van de zonnecel bestraalt, wordt een deel van de fotonen geabsorbeerd door het siliciummateriaal; zonnepaneel de energie van de fotonen wordt overgebracht naar de siliciumatomen, zonnepaneel zorgt ervoor dat de elektronen overgangen ondergaan, waardoor ze vrije elektronen worden, zich aan beide zijden van de PN-overgang om een potentiaalverschil te vormen. Onder invloed van deze spanning zal zonnepaneel er een stroom door het externe circuit vloeien om een bepaald uitgangsvermogen te produceren. De essentie van dit proces is: het proces waarbij fotonenergie wordt omgezet in elektrische energie.