Sel surya adalah perangkat yang merespons cahaya dan mengubah energi cahaya menjadi listrik. Ada banyak jenis bahan yang dapat menghasilkan efek fotovoltaik, seperti: silikon kristal tunggal, silikon polikristalin, silikon amorf, galium arsenida, tembaga indium selenium dan sebagainya. Prinsip pembangkitan daya mereka pada dasarnya sama, dan proses pembangkitan daya fotolistrik dijelaskan dengan mengambil silikon kristal sebagai contoh. Silikon kristal tipe-P dapat didoping dengan fosfor untuk mendapatkan silikon tipe-N, membentuk sambungan PN.
Saat cahaya menyinari permukaan sel surya, beberapa foton diserap oleh bahan silikon; energi foton ditransfer ke atom silikon, menyebabkan elektron bertransisi dan menjadi elektron bebas berkumpul di kedua sisi persimpangan PN untuk membentuk beda potensial. Ketika sirkuit eksternal dihubungkan, di bawah aksi tegangan ini, akan ada arus yang mengalir melalui sirkuit eksternal untuk menghasilkan daya keluaran tertentu. Inti dari proses ini adalah: proses mengubah energi foton menjadi energi listrik.