फोटोवोल्टिक बिजली उत्पादन का मुख्य सिद्धांत अर्धचालक का फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव है। जब एक फोटान एक धातु को विकिरणित करता है, तो इसकी ऊर्जा धातु में एक इलेक्ट्रॉन द्वारा पूरी तरह से अवशोषित की जा सकती है। इलेक्ट्रॉन द्वारा अवशोषित ऊर्जा धातु के आंतरिक गुरुत्वाकर्षण को दूर करने और धातु की सतह से बाहर निकलने के लिए एक फोटोइलेक्ट्रॉन बनने के लिए पर्याप्त है। सिलिकॉन परमाणु में चार बाहरी इलेक्ट्रॉन होते हैं। यदि फॉस्फोरस परमाणुओं जैसे पांच बाहरी इलेक्ट्रॉनों को शुद्ध सिलिकॉन में डाल दिया जाता है, तो यह एक n-प्रकार का अर्धचालक बन जाएगा; पी-प्रकार के अर्धचालकों को तीन बाहरी इलेक्ट्रॉनों, जैसे बोरॉन, के साथ शुद्ध सिलिकॉन में डोपिंग परमाणुओं द्वारा बनाया जा सकता है। जब पी-टाइप और एन-टाइप संयुक्त होते हैं, तो संपर्क सतह के बीच संभावित अंतर बन जाएगा, जो सौर सेल बन जाता है। जब सूरज की रोशनी पीएन जंक्शन को विकिरणित करती है, तो करंट पी-टाइप साइड से एन-टाइप साइड में प्रवाहित होता है, जिससे करंट बनता है।
फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव वह घटना है जो प्रकाश गैर-समान अर्धचालक या अर्धचालक और धातु के विभिन्न भागों के बीच संभावित अंतर का कारण बनता है। सबसे पहले, यह फोटॉन (प्रकाश तरंगों) को इलेक्ट्रॉनों और प्रकाश ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलने की प्रक्रिया है; दूसरा वोल्टेज गठन की प्रक्रिया है।
इनगॉट कास्टिंग, इनगट ब्रेकिंग और स्लाइसिंग के बाद, पॉलीसिलिकॉन को संसाधित करने के लिए सिलिकॉन वेफर में बनाया जाता है। पीएन जंक्शन बोरॉन, फॉस्फोरस आदि की थोड़ी मात्रा को डोपिंग और डिफ्यूज़ करके बनता है। स्क्रीन प्रिंटिंग के बाद, ग्रिड वायर बनाने के लिए सिल्वर पेस्ट को सिलिकॉन वेफर पर प्रिंट किया जाता है। सिंटरिंग के बाद, बैक इलेक्ट्रोड उसी समय बनाया जाता है, और ग्रिड वायर के साथ सतह पर एक एंटीरफ्लेक्शन कोटिंग लगाई जाती है। बैटरी वेफर यहां बनाया गया है। बैटरी मॉड्यूल में बैटरी के टुकड़ों की व्यवस्था और संयोजन से एक बड़ा सर्किट बोर्ड बनता है। आम तौर पर, घटक एल्यूमीनियम फ्रेम से घिरे होते हैं, सामने की तरफ कांच के साथ कवर किया जाता है, और रिवर्स साइड इलेक्ट्रोड के साथ स्थापित होता है। बैटरी मॉड्यूल और अन्य सहायक उपकरणों के साथ, एक बिजली उत्पादन प्रणाली बनाई जा सकती है। डीसी को एसी में बदलने के लिए करंट कन्वर्टर लगाना जरूरी है। बिजली उत्पादन के बाद, इसे स्टोरेज बैटरी या इनपुट द्वारा पब्लिक पावर ग्रिड में स्टोर किया जा सकता है। बिजली उत्पादन प्रणाली की लागत में, बैटरी मॉड्यूल में लगभग 50%, वर्तमान कनवर्टर, स्थापना लागत, अन्य सहायक घटकों और अन्य लागतों का 50% हिस्सा होता है।
