Sel surya fotosintesis adalah perangkat yang merespons cahaya dan mengubah energi cahaya menjadi listrik. Ada banyak jenis bahan yang dapat menghasilkan efek fotovoltaik, seperti silikon monokristalin, silikon polikristalin, silikon amorf, galium arsenida, tembaga selenium indium, dll. Prinsip pembangkit listriknya pada dasarnya sama, dan sekarang kita akan menggunakan kristal sebagai contoh untuk menggambarkan proses pembangkit listrik fotovoltaik. Silikon kristal tipe P dapat didoping dengan fosfor untuk mendapatkan silikon tipe N, membentuk sambungan pN.
Ketika cahaya menyinari permukaan sel surya, sebagian foton diserap oleh bahan silikon; Energi foton ditransfer ke atom silikon, menyebabkan elektron bertransisi dan menjadi elektron bebas. Mereka berkumpul di kedua sisi persimpangan pN, membentuk beda potensial. Ketika rangkaian eksternal dihubungkan, di bawah aksi tegangan ini, arus akan mengalir melalui rangkaian eksternal untuk menghasilkan daya keluaran tertentu. Inti dari proses ini adalah konversi energi foton menjadi energi listrik.