Fotovoltaik etki silisyum gibi yarıiletken maddelerin içinde oluşmaktadır. Fotopiller (fotovoltaik hücre) bir P-N eklemi, yani iki katmanlı bir yarıiletken bölge içerir; bunların birindeki elektron azlığı ve diğerindeki fazlalığı eklemin her iki tarafında bir elektrik alanının meydana gelmesine yol açar. Yarıiletken tarafından emilen ışık akısının fotonları, eklemin her iki tarafında ayrı ayrı toplanan elektron delik çiftlerini oluşturur. Bunun sonucunda, eklemin aydınlanan yüzüyle ve buraya düşen ışığın yoğunluğuyla orantılı bir elektrik akımı meydana gelir. Açık, güneşli bir havada, 1 desimetre çapında bir fotopil yaklaşık olarak 1 watt üretir. Verimi çıkış gücünün gelen ışık gücüne oranı kullanılan malzemeye göre değinir.
Fotopiller genellikle çokkristalli veya amorf (biçimsiz) silisyumdan yapılır. Çokkristalli silisyum yüksek güvenilirliğinden ve yüksek veriminden dolayı (yüzde 10 ila 14) çekmektedir.
Buna karşılık, amorf silisyumun verimi daha düşüktür (yaklaşık yüzde 7), ama daha ince katmanlar halinde kullanılabilir, bu I nedenle daha az masraflıdır.
Fotopiller, 1950′lerde, uyduların elektrik elde etmesi için geliştirilmişti. 1975′ten beri. yeryüzünde kullanılmak üzengi üretilen pillerin sayısı uzayda kullanılanların sayısını aşmıştr On yıl içinde, dünya pazarı güç açısından 100 misli artmıştır.
Fotopillere iki tür kullanım alanı açılmaktadır. Biri esas olarak, cep hesap makineleri, kol I saadeti, telefonlar ve henüz pek yeni olan birkaç kullanım alan: için kimyasal pillerin ikame pazarını hedef almaktadır. İkine tür kullanım alam ulaşılması güç bölgelere, özellikle elektrik dağıtım şebekesinden yoksun Üçüncü Dünya ülkelerine yöneliktir. Bir grup fotopilden oluşmuş birçok güneş modülünde meydana gelen jeneratörler, SB pompalama, uzaktan yayın yapma, soğutma, aydınlatma ve dispanserleri elektrikle besleme işlerine yaramaktadır. Afrika’da, güne; enerjisinden faydalanarak geni; bir pompalama programı geliştiren Mali başta olmak üzere, Sahil Bölgesi’nin güneyindeki ülkeler güneş enerjisine en çok ilgi duyanlardır. Bazı Avrupa ülkeleri, ABD ve Japonya’da, 8 MW gücüne erişen fotovoltaik sandallar kurulmaktadır. Yereksenli yörünge üzerindeki güneş akısı her zaman sabit ve Dünya’ya ulaşan akının en yüksek değerine göre yüzde 30 daha fazla olduğundan, gelecek için pekde düşsel olmayan araştırmalar uzayda kurulacak güneş elektrik santrallannı hedef almaktadır. Bunlarla fotovoltaik dönüşüm kullanılarak 5 000-10 000 MW gücünde 5-10′ nükleer santrala eşdeğer enerji üretilecektir. Bunlar enerjiyi yeryüzüne çok yüksek frekanslarda (elektromanyetik UHF dalgalan) iletecektir. 1968′ de P.E. Glaser tarafından öne sürülen ve 1975′ten beri Amerikan Uzay ve Havacılık Dairesi NASA) tarafından benimsenen bu görüş üzerinde, Avrupa, ABD ve Japonya’da araştırmalar yapılmaktadır. Bu projenin çevre üzerinde yaratacağı sonuçlar, özellikle çok yüksek frekanslı dalgaların biyolojik etkileri aştırılmaya muhtaçtır.