Fotovoltaik Hücre, fotovoltaik kelimesi, Yunanca'da phos ve volta kelimelerinin birleşiminden meydana gelmektedir. Yunanca'da phos kelimesi ışık anlamına gelmektedir. Volta kelimesi ise ünlü İtalyan bilim adamı Allesandro Volta'nın soy ismidir. Fotovoltaik, hücreler halinde üretilen ve güneş ışığından elektrik üretmeye yarayan bir malzemedir. Fotovoltaik, hücreler halinde veya değişik oranlarda birleştirilerek modüler halinde satılmaktadır ve kalınlıkları 0,2-0,4 mm arasındadır.

Fotovoltaik güneş hücreleri, üzerine güneş ışıkları yani fotonlar düştüğü zaman güneş enerjisini doğrudan DC elektrik enerjisine çevirmektedirler. Bu işlem sırasında Silikon, Galyum, Arsenit, Kadmiyum Tellurid ya da Bakır İndiyum Diselenid gibi yarı iletken malzemeleri kullanırlar. Fotovoltaik hücreler N tipi (Elektronların protonlardan daha fazla olduğunu gösteren madde) ve P tipi (Protonların elektronlardan daha fazla olduğunu gösteren madde) yarı iletkenlerin oluşturulması ile üretilmektedir. N tipi maddelerde elektronlar akım taşıyıcı madde olarak görev yapmaktadır. Dolayısıyla P tipi maddelerde de durum bunun tam tersidir. PN birleşmesinin ilk adımında maddelerin arasındaki bölge nötrdür yani. Biribirleri arasında elektron geçişi yoktur. Güneş ışığındaki elektronların fotovoltaik hücredeki silisyum maddesinin N bölgesine çarpması durumunda bu nötr olma durumu bozularak, N bölgesindeki negatif elektrik yükü artmaktadır. Dolayısıyla N bölgesindeki elektronlar P bölgesine doğru itilir ve P, N arasındaki elektrik yükleri eşitleninceye kadar bu akış devam etmektedir.

Güneş pillerinin yüzeyleri genelde dikdörtgen veya daire şeklinde biçimlendirilmiştir ve fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışmaktadır. Güneş ışınlarının bileşenleri soğuyarak, onların enerjisini elektrik moleküllere çevirmektedir ve bu moleküller hücrelerin ön ve arka tarafında toplanarak yaratılan gerilim sayesinde bir elektrik akımı yaratırlar. Modüllere ve panellere monte edilmiş hücreler, kendi aralarında da seriler halinde birbirine bağlanarak yeterince yüksek gerilim elde etmektedirler. Güneş pilinin yapısına bağlı olarak, güneş enerjisi %5-20 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilmektedir. Çok sayıda güneş pili birbirine paralel ya da seri olarak bağlanırlar ve bir yüzey üzerine monte edilirler. Fotovoltaik modül adı verilen bu yapı sayesinde güç çıkışı da arttırılmış olmaktadır. PV modüllerden elde edilen enerjini doğru akım olması nedeniyle üretim tesisleri ve evlede kulanılması için alternatif akıma dönüştürülmesi gerekmektedir. Çok sayıda güneş pili birbirine seri ya da paralel bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilmektedir. Güç çıkışını arttırmak için yapılan bu işleme fotovoltaik modül denilmektedir. PV modüllerinden elde edilen doğru akımı, üretim tesislerinde ve evlerde kullanabilmek için alternatif akıma dönüştürmemiz gerekmektedir.

Fotovoltaik hücrelerin, slikon kristalli hücreler, ince film hücreler, slikonsuz karma ince film hücreler ve nano kristalli hücreler olmak üzere dört çeşidi mevcuttur.

Fotovoltaik sistemin avantajları fazla olsa da dezavantajları da vardır. Fotovoltaik sistemler, güvenli ve günenilir, yakıtını sonsuz be dava olan güneşten alan, bakım onarım gerektirmeyen, her yere kolayca monte edilebilen, gürültü yapmayan ve zararlı gazlar üretmeyen, sera gazı salınımlarını büyük oranda düşüren, geri dönüştürülebilir sistemlerdir. Ancak, bu sistemlerin ilk yatırım maliyeti fazladır, güç gerektren motor ve ısıtma sistemleri için ekonomik olmamaktadır. Geni alanlara ihtiyaçları vardır, çünkü güneş enerjisini elektriğe dönüştürme oranları düşüktür, mevsimsel ve günlük hava değişimleri sistemin üretim potansiyelini etkilemektedir. Şebeke bağlantısı yoksa depolama ihiyacı vardır ve şebeke elektriğine göre daha pahalıdır. Son olarak PV sistemleri, üretilen elektriğin kullanıma uygun hale gelmesi için alternatif akıma dönüştürülmesi gereklidir, çünkü doğru akım üretirler.