Atunci cand acest materiale absorb lumina soarelui, energia solară este convertită cu participarea particulelor subatomice, și fluxul dirijat de electroni ce ia naștere, reprezintă electricitate. Procesul de transformare a energiei luminii în energie electrică este numit efect fotovoltaic. Astfel, nu trebuie sa confundam celulele fotovoltaice cu alte sisteme de conversie ale energiei solare. Acestea sunt notate cu simbolul PV.

Panourile solare fotovoltaice sunt alcatuite din module de celule fotovoltaice, ce conțin aproximativ 40 de celule. Cu cat sunt folosite in numar mai mare, aceste celule fotovoltaice pot forma panouri ce ajung si la cativa metri patrati.  Panourile sunt plate si pot fi montate sub un unghi de expunere către sud, fix, sau montate pe un dispozitiv autoreglabil cu functie de urmarire a soarelui, astfel panoului fotovoltaic ii este permis sa capteze lumina de la soare pe tot timpul zilei.

Pot fi folosite mai multe panouri fotovoltaice conectate intre ele pentru a furniza suficienta energie pentru uzul casnic al unei locuințe. Pentru utilajele electrice de mare putere sau pentru aplicații industriale sau de utilitate publica sunt necesare sute de panouri ce vor fi interconectate pentru a forma un singur, unitar PV-sistem, mai mare.

Celulele solare folosesc straturi de materiale semiconductoare ce au o grosime de cativa milimetri . Tehnologia avansata de astazi a făcut posibil ca aceste panouri fotovoltaice sa poata fi integrate perfect în fațade, pe acoperișuri, etc. Unele celule solare sunt proiectate pentru a funcționa cu lumină de soare concentrată. Aceste celule sunt construite bazându-se pe concentrare a luminii folosind o lentilă corespunzător poziționată. 

Facand comparatie cu panourile plata, aceasta abordare prezinta avantaje si dezavantaje. Principala idee este de a folosi foarte puțin costisitoarea parte de semiconductor din panourile fotovoltaice în timp ce colectarea de lumina solara să fie optimizată cât mai mult. Dar, pentru că lentilele trebuie să fie permanent orientate spre soare, utilizarea de colectoare solare concentrate este momentan foarte puțin răspândită.

Performanța unei celule fotovoltaice este măsurată după intensitatea curentului electric produs de ea. Astfel panourile solare fotovoltaice au în cel mai buna caz o eficiență de 15%. O eficiență atât de mică a unui panou conduce la un număr mare de panouri necesare și deci înseamnă costuri mai mari. Îmbunătățirea celulelor solare este principalul obiectiv actual și de viitor al industriei fotovoltaice pentru îmbunătățirea randamentului. Primele celule fotovoltaice aveau 4% eficiență și au fost produse în anul 1950. Astăzi a treia generație de panouri fotovoltaice conțin celule cu o eficiență de 20% și se pare că în câțiva ani aceasta să crească.