ان معرفة كيفية توليد الطاقة الكهربائية من طاقة الأشعة الشمسية الساقطة هي أول خطوة على مهندس وفني الطاقة الشمسية ان يعرفها باختصار فإن الخلايا الشمسية تتكون أساسا من عنصرين رئيسين كما في الصورة أدناه هما :

(B) طبقة سيلكون من نوع N : وهي عبارة عن طبقة متكونة من السيليكون أساسا مضافا إليه نسبة قليلة من الفسفور

(A) طبقة سيلكون من نوع : وهي طبقة متكونة من السيليكون مضافا إليه نسبه قليلة من البورون.

و لكي نعرف كيفية توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية يجب أن نعرف أولا أن ذرة السيليكون تمتلك 4 إلكترونات في طبقتها السطحية و أن ذرة الفسفور لديها 5 إلكترونات في الطبقة السطحية و أن البورون لديه 3 إلكترونات فقط من أجل معرفة عدد الإلكترونات السطحية أو الكترونات التكافؤ لكل عنصر يمكن استعمال الجدول في الأسفل.

لذا فأن الذي سيحصل في الطبقة من نوع N هو أن 4 الكترونات من الفسفور سترتبط بأربع الكترونات من السيليكون و يبقى إلكترون واحد حر و هذا ما يسمى في عالم الكيمياء بالرابطة المشتركة. أما بالنسبة للطبقة من نوع P فإن إلكترونات البورون الثلاثة سترتبط مع 3 الكترونات السيليكون ويبقى البورون في حاجة إلى الى إلكترون آخر ليربطه مع الإلكترون المتبقي السيليكون إذا كحوصلة فإن طبقة السيليكون نوع P بحاجة الى إلكترون و الطبقة نوع N لديه إلكترون حر يريد التخلص منه وكل ما ينقص الآن هو محفز يساعد على تنقل الالكترونات الزائدة من الطبقة نوع N الى الطبقة نوع P. و هذا المحفز ان صح التعبير هو  أشعة الشمس أو الفوتونات الضوئية. ثم نقوم بربط الطبقتين بمستقبل كالمصباح ( كما في الصور التالية فتبدأ الالكترونات بالتحرك داخل الدائرة, وهكذا يتم توليد الكهرباء.

في عملية توليد الطاقة الكهربائية من الطاقة الشمسية، يلعب الفوتون دوراً حاسماً في خلايا الطاقة الشمسية (الخلايا الشمسية)، التي تعرف أيضاً بخلايا الطاقة الشمسية الفوتوفولطية.

العملية تبدأ عندما يتعرض مواد خاصة في خلية الطاقة الشمسية للضوء الشمسي، والذي يتألف من جسيمات صغيرة تُعرف بالفوتونات. عندما يصطدم الفوتون بمادة الشبه الموصلة في الخلية الشمسية، يحدث تأثير الفوتوالكتروضوضائية.

الخطوات الأساسية في هذه العملية هي:

1. امتصاص الفوتون: يتم امتصاص الفوتون بواسطة الشبه الموصل في الخلية الشمسية. في هذه اللحظة، يتم نقل الطاقة إلى إلكترون في الشبه الموصل، وهذا يثير الإلكترون ويزيد من طاقته.
2. توليد الزوج الإلكترون-فجوة: بسبب امتصاص الفوتون، يتم إنشاء زوج إلكترون وفجوة إلكترونية في الشبه الموصل. الإلكترون يتحرك في اتجاه موجب نحو الفجوة.
3. تحريك الإلكترون: الإلكترون المثار يتحرك في الشبه الموصل تحت تأثير الحقل الكهربائي الذي يكون موجودًا في الخلية الشمسية.
4. توليد التيار الكهربائي: يتم جمع الإلكترونات المتحركة في الدارة الكهربائية، وهو ما يسبب تدفق التيار الكهربائي.
5. تجديد الفجوة: يتم تجديد الفجوة الإلكترونية في الشبه الموصل لاستعداد الخلية لامتصاص المزيد من الفوتونات وتوليد المزيد من الطاقة الكهربائية.

هذه العملية تُعرف بتأثير الفوتوالكترو ضوئية وتمثل الأساس لعمل الخلايا الشمسية في تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية.