Le celle fotovoltaiche sfruttano il semplice principio fisico di particolari materiali semiconduttori al silicio che, quando vengono colpiti dalla luce solare, sviluppando una carica elettrica.

Le celle fotovoltaiche possono essere costituite in silicio di diverse tipologie: silicio monocristallino silicio policristallino silicio amorfo.

Dati gli elevati costi del silicio monocristallino, per produrre pannelli solari si utilizza il policristallino ed in particolare il pannello che viene usato maggiormente è quello "a doppio vetro" dove la cella fotovoltaica è racchiusa tra due strati di vetro ad alta resistenza e uniti con uno strato trasparente di silicone.

Le celle fotovoltaiche sono fatte di fette di silicio spesse da 0,3 a 0,5 mm di varie forme e sono metallizzate su entrambe le facce per permettere il loro collegamento elettrico. Nella parte da esporre al sole, la metallizzazione assume la forma tipica di una griglia affinchè la luce solare possa passare.

Quando la luce del sole colpisce la cella, si crea una corrente elettrica continua e collegando in serie e in parallelo più celle si viene ad avere la tensione e la potenza elettrica richiesta dall'impianto. La corrente così prodotta viene immagazzinata in un accumulatore.

Il rendimento della cella si aggira intorno al 14% pertanto solo una parte dell'energia irradiata dal sole viene trasformata in energia elettrica,.

Le cause principali del basso rendimento sono dovute a diversi fattori:

• le celle sono sensibili solo a determinate lunghezza d'onda dello spettro solare;
• parte dell'energia solare viene trasformata in calore che, oltre ad essere dannoso alla cella, ne riduce il rendimento;
• parte della radiazione viene riflessa dal pannello stesso;
• i collegamenti elettrici tra le celle introducono una resistenza che dissipa energia.