Tiek saulės elementai, tiek augalai surenka energiją iš saulės šviesos. Fotoelektros saulės elementai surenka saulės šviesą ir pakeičia ją elektra. Augalų lapai surenka saulės šviesą ir paverčia ją sukaupta chemine energija. Tiek saulės elementai, tiek augalai dirba tą patį darbą, tačiau jie tai daro skirtingais būdais. Vis dėlto yra abiejų požiūrių panašumų. Vieno tipo saulės elementai netgi suprojektuoti taip, kad būtų kuo panašesni į fotosintezę.
Šviesos energija
Saulės saulės energija gaunama kaip maži siuntiniai, vadinami fotonais. Kiekvienas fotonas perneša po truputį energijos. Mėlynojo fotono energija yra didesnė už raudono fotono energiją. Tai svarbu, nes saulės elementai ir augalai gali sugerti saulės šviesą tik tada, jei energija yra teisinga. Kai medžiaga sugeria saulės šviesą, šviesoje esantys fotonai perduoda savo energiją medžiagoje esantiems elektronams. Elektronai gali absorbuoti energiją tik siaurame diapazone, todėl duotas elektronas galės priimti energiją tik iš tam tikrų spalvų spektro šviesos fotonų.
Teisinga fotonų energija
Tiek fotovoltiniai, tiek fotosintetiniai įrenginiai yra sukurti fotonams sugerti. Vykdant fotosintezę, evoliucija sukūrė chlorofilą - molekulę, kuri sugers ryškiausią saulės šviesą. Fotoelektros srityje inžinieriai sukūrė kristalus, kuriuose elektronai gali naudoti tik saulės energijos fotonuose esantį energijos kiekį. Abiem atvejais fotonus sugeria elektronai, kurie užima papildomą energiją. Elektronas su papildoma energija vadinamas sužadintu elektronu arba sužadintos būsenos elektronu.
Valdymas susijaudinusiais elektronais
Tiek augalų, tiek saulės elementai turi greitai susitvarkyti su sužadintais elektronais, kol jie atsisako energijos ir grįžta ten, kur buvo prieš sugerdami savo fotonus. Vykdant fotosintezę, problema išspręsta perkeliant elektroną iš vienos molekulės į kitą, kol jis nusėda molekulėje, kuri gali ilgai kaupti energiją. Fotoelektroje sužadinti elektronai yra suplakami į grandinę, kur jie iškart ką nors paleidžia arba yra nukreipiami į akumuliatorių saugojimui.
Dažams jautrintos ląstelės
Yra nestandartinio tipo fotoelektros elementai, bandantys nukopijuoti fotosintezės veikimo būdą. Užuot kuo greičiau pajudinęs elektroną per identiškų atomų kristalą, dažams jautrus saulės elementas sugeria energiją dažų molekulėje, tada sužadintą elektroną perduoda į kitą medžiagą, esančią greta dažiklio molekulė. Tai neleidžia elektronui be reikalo prarasti savo energijos. Prisijungęs prie grandinės, elektronas prasiskverbia per antrąją medžiagą, be per didelio pavojaus prarasti energiją.