העיקרון העיקרי של ייצור חשמל פוטו-וולטאי הוא ההשפעה הפוטואלקטרית של מוליכים למחצה. כאשר פוטון מקרין מתכת, האנרגיה שלה יכולה להיספג לחלוטין על ידי אלקטרון במתכת. האנרגיה הנספגת על ידי האלקטרון גדולה מספיק כדי להתגבר על כוח המשיכה הפנימי של המתכת ולברוח ממשטח המתכת כדי להפוך לפוטואלקטרון. לאטום סיליקון יש ארבעה אלקטרונים חיצוניים. אם חמישה אלקטרונים חיצוניים כגון אטומי זרחן מסוממים לסיליקון טהור, הוא יהפוך למוליך למחצה מסוג n; מוליכים למחצה מסוג P יכולים להיווצר על ידי סימום אטומים עם שלושה אלקטרונים חיצוניים, כגון בורון, לסיליקון טהור. כאשר משולבים p-type ו-n-type, ייווצר הפרש הפוטנציאלים בין משטח המגע, שהופך לתא סולארי. כאשר אור השמש מקרין את צומת pn, הזרם זורם מהצד מסוג p לצד מסוג n, ויוצר זרם.
אפקט פוטו-אלקטרי הוא התופעה שאור גורם להבדל פוטנציאלי בין חלקים שונים של מוליכים למחצה לא אחידים או מוליכים למחצה ומתכת. קודם כל, מדובר בתהליך של הפיכת פוטונים (גלי אור) לאלקטרונים ואנרגיית אור לאנרגיה חשמלית; השני הוא תהליך היווצרות המתח.
לאחר יציקת מטיל, שבירת מטיל וחיתוך, מפוליסיליקון מייצרים פרוסות סיליקון לעיבוד. צומת pn נוצר על ידי סימום ופיזור של כמות קטנה של בורון, זרחן וכו'. לאחר הדפסת מסך, משחת הכסף מודפסת על פרוסת הסיליקון כדי ליצור את חוט הרשת. לאחר סינטר, האלקטרודה האחורית נעשית באותו זמן, וציפוי אנטי-רפלקציה מוחל על פני השטח עם חוט הרשת. רקיקת הסוללה מיוצרת כאן. לוח מעגלים גדול נוצר על ידי סידור ושילוב של חלקי סוללה לתוך מודולי סוללה. בדרך כלל, הרכיבים מוקפים במסגרת אלומיניום, הצד הקדמי מכוסה בזכוכית, והצד האחורי מותקן באלקטרודות. עם מודולי סוללה וציוד עזר אחר, ניתן ליצור מערכת ייצור חשמל. על מנת להמיר DC ל AC, יש צורך להתקין ממיר זרם. לאחר ייצור חשמל, ניתן לאחסן אותו באמצעות סוללת אחסון או קלט לרשת החשמל הציבורית. בעלות מערכת ייצור החשמל, מודול הסוללה מהווה כ-50%, ממיר זרם, עלות התקנה, רכיבי עזר אחרים ועלויות נוספות מהוות עוד 50%.
