प्रकाशवोल्टिक्स परमाणु स्तर पर बिजली में प्रकाश का प्रत्यक्ष रूपांतरण है। कुछ सामग्री फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के रूप में जानी जाने वाली एक संपत्ति का प्रदर्शन करती हैं जो उन्हें प्रकाश के फोटोन को अवशोषित करने और इलेक्ट्रॉनों को रिलीज करने का कारण बनती हैं। पहला फोटोवोल्टिक मॉड्यूल बेल लेबोरेटरीज द्वारा 1954 में बनाया गया था।
सौर कोशिकाओं में फोटोवोल्टिक प्रभाव होता है। ये सौर सेल दो अलग-अलग प्रकार के अर्धचालकों से बने होते हैं - एक पी-टाइप और एक एन-टाइप - जो एक साथ मिलकर पीएन जंक्शन बनाते हैं।
इन दो प्रकार के अर्धचालकों में शामिल होने से, जंक्शन के क्षेत्र में एक विद्युत क्षेत्र का गठन होता है, क्योंकि इलेक्ट्रॉन सकारात्मक पी-साइड की ओर बढ़ते हैं और छेद नकारात्मक एन-साइड में चले जाते हैं। यह फ़ील्ड नकारात्मक चार्ज किए गए कणों को एक दिशा में ले जाने और दूसरी दिशा में सकारात्मक चार्ज किए गए कणों का कारण बनता है।
प्रकाश फोटॉनों से बना है। इन फोटॉनों को एक फोटोवोल्टिक सेल द्वारा अवशोषित किया जा सकता है - सेल का प्रकार जो सौर पैनलों की रचना करता है। जब इन कोशिकाओं पर एक उपयुक्त तरंग दैर्ध्य का प्रकाश होता है, तो फोटान से ऊर्जा को पीएन जंक्शन में अर्धचालक पदार्थ के एक परमाणु में स्थानांतरित किया जाता है। विशेष रूप से, सामग्री में ऊर्जा को इलेक्ट्रॉनों में स्थानांतरित किया जाता है। यह इलेक्ट्रॉनों को एक उच्च ऊर्जा अवस्था में ले जाने का कारण बनता है जिसे चालन बैंड के रूप में जाना जाता है। यह वैलेंस बैंड में एक "छेद" के पीछे निकलता है जो इलेक्ट्रॉन से ऊपर कूदता है। अतिरिक्त ऊर्जा के परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉन की यह गति दो आवेश वाहक , एक इलेक्ट्रॉन-छिद्र युग्म बनाता है।
पीएन जंक्शन के परिणामस्वरूप विद्यमान विद्युत क्षेत्र के कारण, इलेक्ट्रॉन नकारात्मक एन-साइड में चले जाते हैं और सकारात्मक छिद्र पी-साइड में चले जाते हैं इसलिए फोटोवोल्टिक प्रभाव के साथ आता है।
