La cella fotovoltaica è un dispositivo in grado di trasformare direttamente la luce solare in energia elettrica, sfruttando il cosiddetto effetto fotoelettrico.

L'effetto fotoelettrico è noto dalla fine del 1800 ma la sua spiegazione risale al 1905 ad opera di Albert Einstein, che per questo motivo ottenne nel 1921 il premio Nobel.

Il principio di funzionamento si basa sulla proprietà che hanno alcuni materiali semiconduttori opportunamente trattati (come il silicio) di fornire energia elettrica quando sono colpiti da radiazione solare.

Le celle fotovoltaiche in silicio possono essere:

Celle monocristalline: vengono prodotte "affettando" una barra di silicio  monocristallino. Il vantaggio principale é un alto rendimento (fino al 20%). Questo tipo di celle é però molto costoso a causa del complicato processo di produzione. Le celle di tipo monocristallino sono caratterizzate usualmente da un'omogenea colorazione blu e dalla forma pesudo-square (con gli angoli arrotondati).
Celle policristalline: vengono colate in blocchi e poi tagliate a dischetti. Il rendimento é minore (12-16%), ma anche il prezzo. Questo tipo di celle é riconoscibile da un disegno ben distinguibile (a causa dei vari cristalli contenuti)
Celle amorfe: vengono prodotte mediante deposizione catodica di atomi di silicio su una piastra di vetro. Questo tipo di cella ha il rendimento minore (ca. 8%), ma si adatta anche al caso di irraggiamento diffuso (cielo coperto, ecc.). Le celle cosí prodotte sono riconoscibili da un caratteristico colore scuro, inoltre sono realizzabili in qualsiasi forma geometrica (sono realizzabili forme circolari, ottagonali, irregolari, e persino convesse).

L'impianto fotovoltaico è realizzato dal collegamento serie/parallelo di moduli fotovoltaici, ciascuno di potenza tra i 100 e i 220 Wp, a tensione continua di 12 o 24 V.

La corrente prodotta da un tramite l'effetto fotovoltaico è di tipo continua, pertanto occorre installare un inverter in grado di trasformare la corrente continua in alternata (quella tipicamente utilizzata dai comuni dispositivi elettrici).

L'energia elettrica così prodotta può essere utilizzata direttamente dall'utente che l'ha prodotta o essere immessa nella rete pubblica. Ciò dipende sostanzialmente dalla tipologia impiantistica adottata e dalle esigenze dell'utente.