فتوولتائیک تبدیل مستقیم نور به برق در سطح اتمی است. بعضی از مواد یک ملک شناخته شده به عنوان اثر فوتوالکتریک است که باعث جذب فوتون های نور و الکترون آزاد می شود. اولین ماژول فتوولتائیک توسط Bell Laboratories در سال 1954 ساخته شد.
اثر فتوولتائیک در سلول های خورشیدی رخ می دهد. این سلولهای خورشیدی متشکل از دو نوع نیمه رسانای مختلف - نوع P و نوع N - هستند که برای ایجاد پیوند pn متصل می شوند.
با پیوستن به این دو نوع نیمه هادی ها، میدان های الکتریکی در ناحیه ی اتصال به صورت الکترون به سمت طرف مثبت حرکت می کنند و حفره ها به طرف n منفی حرکت می کنند. این میدان ذرات باردار منفی را به حرکت در یک جهت و ذرات باردار مثبت در جهت دیگر می دهد.
نور از فوتون تشکیل شده است. این فوتون ها می توانند توسط یک سلول فوتوولتائیک جذب شوند - نوع سلولی که پانل های خورشیدی را تشکیل می دهد. هنگامی که نور یک طول موج مناسب بر روی این سلول ها رخ می دهد، انرژی از فوتون به اتم ماده نیمه هادی در پیوند pn منتقل می شود. به طور خاص، انرژی به الکترونها در ماده منتقل می شود. این باعث می شود که الکترون ها به حالت انرژی بالا شناخته شده به عنوان گروه هدایت شوند. این برگ پشت "سوراخ" در گروه valence که الکترون از بالا پرید. این حرکت الکترون به عنوان یک نتیجه از انرژی اضافه شده، دو بار شارژ ، یک جفت الکترون سوراخ را ایجاد می کند.
به علت میدان الکتریکی که در نتیجه پیون پین وجود دارد، الکترون ها به طرف n منفی حرکت می کنند و حفره های مثبت به طرف p حرکت می کنند و بنابراین اثر فوتوولتائیک دارند.
