И соларне ћелије и биљке енергију прикупљају из сунчеве светлости. Фотонапонске соларне ћелије сакупљају сунчеву светлост и претварају је у електричну. Листови биљака сакупљају сунчеву светлост и претварају је у ускладиштену хемијску енергију. И соларне ћелије и биљке раде исти посао, али га раде на различите начине. Ипак, постоје сличности између ова два приступа. Једна врста соларних ћелија је чак дизајнирана да буде што сличнија фотосинтези.
Енергија из светлости
Енергија на сунчевој светлости долази као мали пакет који се назива фотони. Сваки од фотона носи по мало енергије. Енергија плавог фотона већа је од енергије црвеног фотона. То је важно јер и соларне ћелије и биљке могу апсорбирати сунчеву светлост само ако је енергија у праву. Када материјал апсорбује сунчеву светлост, фотони у светлости преносе своју енергију на електроне у материјалу. Електрони могу апсорбовати енергију само у уском опсегу, тако да ће дати електрон моћи да прихвати енергију само из фотона одређених боја у спектру светлости.
Права енергија фотона
И фотонапонске и фотосинтетске биљке постављене су тако да апсорбују фотоне. У фотосинтези, еволуција је произвела хлорофил, молекул који ће упити најсјајнију сунчеву светлост. За фотоволтаику инжењери су дизајнирали кристале где електрони могу да користе само ону количину енергије садржане у фотонима сунчеве светлости. У оба случаја фотони апсорбују електрони који узимају додатну енергију. Електрон са додатном енергијом назива се побуђени електрон или електрон у побуђеном стању.
Руковање узбуђеним електронима
И биљне и соларне ћелије морају брзо да рукују узбуђеним електронима, пре него што се одрекну своје енергије и врате тамо где су биле пре него што су упиле своје фотоне. У фотосинтези, проблем се решава премештањем електрона из једног молекула у други док се не смири у молекулу који може дуго да складишти енергију. У фотонапонским системима побуђени електрони се одводе у коло, где или одмах покрећу нешто или су преусмерени у батерију за складиштење.
Ћелије осетљиве на боје
Постоји нестандардни тип фотонапонских ћелија који покушава копирати начин на који функционише фотосинтеза. Уместо да што брже покрене електрон кроз кристал идентичних атома, соларна ћелија осетљива на боје апсорбује енергију у молекулу боје, а затим преноси побуђени електрон у други материјал смештен у близини боје молекула. То спречава електрон да не може бескорисно да изгуби енергију. Када је повезан са струјним кругом, електрон се пробија кроз други материјал без превише опасности да изгуби енергију.