Na bazie krzemu wykonywane są najpopularniejsze ogniwa fotowoltaiczne. Krzem jest półprzewodnikiem a to oznacza, że może płynąć w nim prąd tylko w określonych warunkach. W procesie technologicznym krzemowe podłoże zostaje poddane obróbce zewnętrznej i domieszkowaniu w celu uzyskania specjalnych właściwości elektrycznych i optycznych – umożliwiających wystąpienie w nim efektu fotowoltaicznego.
Światło padające na ogniwo jest pochłaniane generując w jego wnętrzu ładunki elektryczne. Ładunki te rozkładają się po obu stronach ogniwa – podobnie jak w kondensatorze pomiędzy dwoma powierzchniami ogniwa wystąpi różnica potencjałów. Przykładając metalowe elektrody po obu stronach ogniwa inicjuje się przepływ prądu elektrycznego mogącego zasilić określony odbiornik. Jeśli wystawimy ogniwo na promieniowanie słoneczne w sposób ciągły, przepływ prądu ustabilizuje się na poziomie proporcjonalnym do natężenia promieniowania.