El principio básico del aprovechamiento de la energía solar es el efecto fotovoltaico. El efecto fotovoltaico significa que cuando la luz irradia la superficie de ciertos materiales (como el silicio), los fotones excitarán a los electrones del material para que salten a la banda conductora, generando una corriente eléctrica. Específicamente, un panel solar está formado por muchas células solares diminutas, cada una de las cuales está formada por dos capas de material semiconductor, normalmente una capa de silicio de tipo p y una capa de silicio de tipo n.
Cuando la luz solar incide sobre una célula solar, los fotones excitan los electrones en el semiconductor tipo p, haciendo que salten al semiconductor tipo n para formar pares electrón-hueco. Dado que los semiconductores de tipo p tienen huecos cargados positivamente y los semiconductores de tipo n tienen electrones cargados negativamente, estos electrones y huecos crean un campo eléctrico en la célula solar.
Si se coloca un conductor metálico a ambos lados de la célula solar, los electrones fluirán bajo la acción del campo eléctrico, formando una corriente eléctrica. Estas corrientes pueden emitirse a través de cables y suministrarse a diversos equipos eléctricos.