Princíp fungovania Fotovoltické články premieňajú slnečné žiarenie priamo na elektrický prúd Fotóny slnečného žiarenia dopadajú na PN priechod a svojou energiou vyrážajú elektróny z valenčného pásma do pásma vodivostného (uvoľňujú ich z pevných väzieb na atómy kryštalickej mriežky). Takto vzniknuté voľné elektróny sa pomocou elektród odvedú u najjednoduchších systémov priamo k spotrebiču, prípadne do akumulátora. Pre napájanie bežných domácich elektrospotrebičov striedavým prúdom je nutné doplniť striedač, ktorý energiu prevedie na striedavé napätie s veľkosťou a frekvenciou zhodnou s distribučnou sústavou. V najjednoduchšom solárnom článku sú vytvorené dve vrstvy s rozdielnym typom vodivosti. V jednej z vrstiev - materiál typu N - prevažujú negatívne nabité elektróny, naproti tomu v druhej vrstve - materiál typu P - prevažujú diery (prázdne miesta), ktorá ľahko akceptujú elektróny. V mieste, kde sa tieto dve vrstvy stretávajú - PN prechod - dôjde ku spárovanie elektrónov s prázdnymi miestami, čím sa vytvorí elektrické pole, ktoré zabráni ďalším elektrónom v pohybe z N-vrstvy do P-vrstvy. Za normálnych okolností sú elektróny v polovodičovom materiáli pevne viazané k atómom kryštalickej mriežky, materiál je nevodivý. Napríklad každý atóm kremíka má štyri valenčné elektróny. Pridaním veľmi malého množstva prvku s väčším počtom valenčných elektrónov (donor) sa vytvorí oblasť s vodivosťou typu N, v ktorej sa vyskytujú voľné elektróny, ktoré môžu prenášať elektrický náboj. Naopak prímes prvku s menším počtom elektrónov vytvorí oblasť s vodivosťou typu P, v ktorej sa kryštalickou mriežkou pohybujú diery - miesta, kde chýba elektrón. Pri zachytení fotónu s dostatočnou energiou (zodpovedajúcou vlnovou dĺžkou) v polovodičovom materiáli vznikne jeden pár elektrón-diera. Ak je vonkajší obvod uzavretý, pohybujú sa títo nositelia náboja opačným smerom, elektróny k zápornej elektróde, diery ku kladnej. Solárne články vyžadujú ochranu pred vplyvmi prostredia, preto sa umiestňujú medzi ochranné vrstvy, zvyčajne sklo a plastovú fóliu, ale používajú sa aj dve sklá alebo iné kombinácie materiálov. Pretože napätie jedného článku je nízke, prepájajú sa články sériovo do väčších panelov. Jeden solárny panel poskytuje dostatok energie (do cca 300 W) pre napájanie jednoduchých zariadení ako je rozhlasový prijímač. Pre napájanie väčších spotrebičov alebo v prípade fotovoltických elektrární sú jednotlivé solárne panely prepojené do väčších systémov. Moderné technológie Súbor:Gleisdorf.Solarbaum.jpg|náhľad|Fotovoltický „solárny strom“ v Štajersku, Rakúsko V súčasnej dobe sa vyvíja takzvaná tretia generácia fotovoltiky. Nosnou myšlienkou tejto generácie fotovoltiky je zvýšenie účinnosti za použitia tenkovrstvých technológií (CIS, CIGS), pokiaľ možno pri použití netoxických, hojne sa vyskytujúcich materiálov. Zvýšenie účinnosti možno dosiahnuť obídením Shockley-Queisserovho limitu pre fotovoltický článok s jedným polovodičovým prechodom použitím štruktúr s väčším počtom PN prechodov. Teoreticky boli navrhnuté aj iné princípy, doteraz sa však nepodarilo ich experimentálne overiť. Shockley-Queisserov limit definuje maximálnu účinnosť fotovoltického článku s jedným PN prechodom. Ďalšou možnosťou ako zvýšiť účinnosť fotovoltického článku je modifikácia spektra žiarenia dopadajúceho na PN prechod konverziou vysokoenergetických fotónov alebo nízkoenergetických fotónov na fotóny o energiu, ktorá najlepšie zodpovedá fyzikálnym vlastnostiam PN prechodu. Každý z vyššie uvedených prístupov má svoje výhody a nevýhody a nachádzajú sa v rôznych stupňoch vývoja.