Фотонапонски соларни панел састоји се од десетина појединачних ћелија повезаних заједно како би се добио излаз једнак укупном броју свих ћелија на панелу. Активни материјал у свакој ћелији је силицијум, исти елемент од којег је израђена електроника у чврстом стању. Силицијум има фотоелектрична својства, стварајући струју када га обасјате светлошћу.
Металоиди
Посебна група елемената која се назива металоиди заузима подручје између метала и неметала у периодном систему; металоиди имају нека својства метала, а нека неметала. На пример, металоиди могу бити крхки попут неметала, али проводе струју попут метала. Два главна примера металоидних елемената су силицијум и германијум. Од ове две, силицијум се више користи у електроници, јер германијум има проблема у окружењима топлијим од собне температуре.
Допирани силицијум
Процес назван допинг меша мале количине нечистоћа у силицијум, мењајући његова електронска својства. На пример, када је силицијум допингован бором, он има вишак позитивних електричних наелектрисања. Допуњен арсеном, силицијум наелектрисања постаје негативан. Соларна ћелија је сендвич од два слоја силицијума, једног позитивног, а другог негативног. Две стране делују као позитивни и негативни прикључци батерије.
Фотоелектрични ефекат
Како светлост пада на површину соларне ћелије, енергија покреће електроне у силицијуму. Повезана са кругом, соларна ћелија постаје извор електричне струје. Иако је струја коју пружа једна ћелија мала - реда величине неколико милиампера - струје многих ћелија на соларном панелу повезане заједно дају неколико ампера струје.
Силицијумов одговор на светлост
У потпуном мраку, соларна ћелија не производи струју. Како се количина светлости повећава, повећава се и излаз ћелије. Међутим, максимална струја ћелије је ограничена; свако додатно светло које прелази максималну осветљеност не доводи до повећане електричне снаге. Поред осветљености, битна је и таласна дужина упадне светлости. Типична силицијумска соларна ћелија реагује на већину видљивих и инфрацрвених делова сунчевог светлосног спектра, али неке таласне дужине у жутим и црвеним регионима се слабо апсорбују. Неки од инфрацрвених зрака и све дуже таласне дужине пролазе кроз соларну ћелију и не производе електричну енергију.