Fotogalvaaniline päikesepaneel koosneb kümnetest üksikutest elementidest, mis on ühendatud juhtmega, et saada väljund, mis võrdub kõigi paneeli elementide koguarvuga. Igas elemendis on aktiivseks materjaliks räni, sama element, millest valmistatakse tahkiselektroonikat. Ränil on fotoelektrilised omadused, tekitades voolu, kui sellele valgustate.
Metalloidid
Spetsiaalne elementide rühm, mida nimetatakse metalloidideks, hõivab perioodilisustabelis metalli ja mittemetalli vahelise piirkonna; metalloididel on mõned metallide ja mõned mittemetallide omadused. Näiteks võivad metalloidid olla rabedad nagu mittemetallid, kuid juhtida elektrit nagu metallid. Kaks peamist metalloidelementide näidet on räni ja germaanium. Neist kahest on räni elektroonikas rohkem kasutusel, sest germaaniumil on probleeme toatemperatuurist soojemates keskkondades.
Dopitud räni
Dopinguks nimetatud protsess segab väikestes kogustes lisandeid räni, muutes selle elektroonilisi omadusi. Näiteks kui räni booriga lisatakse, on sellel positiivsete elektrilaengute ülejääk. Arseeniga dopinguga muutub räni laeng negatiivseks. Päikesepatarei on võileib, mis koosneb kahest räni kihist, millest üks on positiivne ja teine negatiivne. Mõlemad pooled toimivad aku positiivsete ja negatiivsete klemmidena.
Fotoelektriline efekt
Kui valgus langeb päikesepatarei pinnale, liigutab energia räni elektrone. Vooluringiga ühendatud päikeseelemendist saab elektrivoolu allikas. Kuigi ühe elemendi pakutav vool on väike - suurusjärgus paar milliampi, annavad paljude päikesepaneelil olevate rakkude voolud kokku mitu amprit voolu.
Silicon’s Response to Light
Täielikus pimeduses ei tekita päikesepatarei voolu. Valguse hulga suurenemisega suureneb ka raku väljund. Lahtri maksimaalne vool on siiski piiratud; mis tahes lisavalgus, mis ületab maksimaalse heleduse, ei suurenda elektrivõimsust. Lisaks heledusele on oluline ka langeva valguse lainepikkus. Tüüpiline räni päikesepatarei reageerib enamusele päikese valgusspektri nähtavatest ja infrapunaosadest, kuid mõned kollase ja punase piirkonna lainepikkused neelduvad halvasti. Osa infrapuna- ja kõik pikemad lainepikkused läbivad päikesepatareid ega tooda elektrit.
