اثر فتوولتائیک، پایه و اساس عملکرد سلول‌ها و نیروگاه‌های خورشیدی را تشکیل می‌دهد. در این فرایند، انرژی تابشی خورشید به‌طور مستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. نور از ذراتی با انرژی مشخص به نام فوتون تشکیل شده است؛ هنگامی که فوتون‌هایی با انرژی مناسب به ماده نیمه‌رسانای سلول خورشیدی برخورد می‌کنند، انرژی آن‌ها توسط ماده جذب شده و منجر به تولید یا فعال‌سازی حامل‌های بار الکتریکی می‌شود. طراحی الکتریکی سلول به‌گونه‌ای است که این بارهای الکتریکی را به‌صورت کنترل‌شده از یکدیگر جدا می‌کند؛ این جداسازی باعث ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی میان بخش‌های مختلف سلول می‌شود. در صورت اتصال دو سر سلول به یک مدار خارجی، جریان الکتریکی برقرار شده و می‌توان از آن برای تأمین انرژی مصرف‌کننده‌ها یا تولید توان استفاده کرد.
تفاوت بنیادین اثر فتوولتائیک با بسیاری از روش‌های رایج تولید برق در این است که در این فرایند، نور ابتدا به گرما یا انرژی مکانیکی تبدیل نمی‌شود، بلکه تبدیل انرژی به برق به‌صورت مستقیم در ساختار نیمه‌رسانا رخ می‌دهد. کارایی این پدیده به عوامل متعددی از جمله گاف انرژی نیمه‌رسانا، طیف تابش خورشیدی، دمای سلول و طراحی الکتریکی آن بستگی دارد. امروزه فناوری‌های متنوعی نظیر سیلیکون‌های کریستالی، لایه‌های نازک و نسل‌های جدید سلول‌های خورشیدی، همگی بر پایه همین اصل بنیادی فعالیت می‌کنند.
منابع مرجع