Fotonapetostna sončna plošča je sestavljena iz ducatov posameznih celic, povezanih skupaj, da ustvari izhod, enak skupnemu številu vseh celic v panelu. Aktivni material v vsaki celici je silicij, enak element, iz katerega je izdelana polprevodniška elektronika. Silicij ima fotoelektrične lastnosti in ustvarja tok, ko ga osvetlite.
Metaloidi
Posebna skupina elementov, imenovana metaloidi, zaseda območje med kovinami in nekovinami v periodnem sistemu; metaloidi imajo nekatere lastnosti kovin in nekatere nekovine. Na primer, metaloidi so lahko krhki kot nekovine, vendar vodijo elektriko kot kovine. Dva glavna primera metaloidnih elementov sta silicij in germanij. Od obeh ima silicij večjo uporabo v elektroniki, ker ima germanij težave v okoljih, ki so toplejša od sobne temperature.
Dopiran silicij
Postopek, imenovan doping, zmeša majhne količine nečistoč v silicij in spremeni njegove elektronske lastnosti. Na primer, ko je silicij dopiran z borom, ima presežek pozitivnih električnih nabojev. Dopolnjen z arzenom postane silicijev naboj negativen. Sončna celica je sendvič iz dveh plasti silicija, ene pozitivne in druge negativne. Obe strani delujeta kot pozitivni in negativni priključek akumulatorja.
Fotoelektrični učinek
Ko svetloba pada na površino sončne celice, energija premika elektrone v siliciju. Sončna celica, priključena na vezje, postane vir električnega toka. Čeprav je tok, ki ga zagotavlja ena celica, majhen - približno nekaj miliamperjev -, tokovi številnih celic v sončnem kolektorju, ki so združeni, zagotavljajo več amperov toka.
Silicijev odziv na svetlobo
V popolni temi sončna celica ne proizvaja toka. Ko se količina svetlobe poveča, se poveča tudi izhod celice. Vendar je največji tok celice omejen; kakršna koli dodatna svetloba, ki presega največjo svetlost, ne povzroči večje električne moči. Poleg svetlosti je pomembna tudi valovna dolžina vpadne svetlobe. Tipična silicijeva sončna celica se odziva na večino vidnih in infrardečih delov sončnega svetlobnega spektra, vendar se nekatere valovne dolžine v rumenem in rdečem predelu slabo absorbirajo. Nekateri infrardeči in vse daljše valovne dolžine prehajajo skozi sončno celico in ne proizvajajo električne energije.