Фотосинтетичні сонячні батареї - це пристрої, які реагують на світло і перетворюють світлову енергію в електрику. Існує багато типів матеріалів, які можуть генерувати фотоелектричні ефекти, наприклад монокристалічний кремній, полікристалічний кремній, аморфний кремній, арсенід галію, селен-індій-мідь тощо. Їх принцип генерації електроенергії в основному однаковий, і тепер ми будемо використовувати кристали як приклад для опису процесу виробництва фотоелектричної енергії. Кристалічний кремній P-типу можна легувати фосфором для отримання кремнію N-типу, утворюючи pN-перехід.
Коли світло потрапляє на поверхню сонячної батареї, частина фотонів поглинається кремнієвим матеріалом; Енергія фотонів передається атомам кремнію, змушуючи електрони переходити й ставати вільними електронами. Вони збираються по обидва боки pN-переходу, утворюючи різницю потенціалів. При підключенні зовнішнього ланцюга під дією цієї напруги по зовнішньому ланцюгу буде протікати струм для генерації певної вихідної потужності. Суть цього процесу полягає в перетворенні енергії фотона в електричну.