K přeměně slunečního záření v elektřinu jsou používány sluneční panely, které se skládají ze slunečních článků. Sluneční článek je velkoplošný polovodičový přechod p-n vyrobený z křemíku či jiného materiálu (arsenid galia, telurid kadmia atd.). V těchto polovodičích dochází k pohlcení (absorbci) slunečního záření (fotonů) a následkem toho k vytváření nosičů elektrického proudu (elektronů a děr). Tyto nosiče proudu je pak nutno v polovodičové struktuře rozdělit pomocí tzv. vnitřního elektrického pole na přechodu p-n a poté dopravit ke kontaktům. Výsledkem tohoto fyzikálního procesu je elektrické napětí na svorkách slunečního článku.
Napětí na jednom článku je 0.5÷1 Volt, zapojením článků za sebe lze dosáhnout vyšších napětí. Proud je úměrný ploše článků a intenzitě osvětlení. Z plochy 1*1 metr slunečního panelu lze získat výkon 100÷160 Wattů, to znamená, např. při napětí 20 Voltů proud 5÷8 Ampérů. Pomocí měniče lze pak získat střídavé napětí 220 Voltů.
Sluneční záření dopadající na povrch Země (po průchodu atmosférou) se skládá z fotonů různých vlnových délek a tedy i různých energií. Z celého slunečního spektra je lidským okem viditelná pouze jeho část v oblasti 380 až 780 nanometrů. Oblast s kratší vlnovou délkou (větší energií) se nazývá ultrafialová ( UV ) a oblasti s delší vlnovou délkou se říká infračervená ( IČ ).
Základním požadavkem na sluneční články je schopnost pohlcovat co nejširší oblast slunečního spektra a co nejlépe využít energii fotonů.
Dopadá-li na křemík foton o energii menší než 1,1 eV (elektronvoltů), projde křemíkem a není absorbován. Když je jeho energie větší než 1,1 eV (tato energie odpovídá šířce tzv. zakázaného pásu Eg = Ec - Ev a tedy absorpční hraně křemíku), pak je tento foton absorbován a v polovodiči vzniknou volné nosiče náboje - záporný elektron a kladná díra.
Sluneční článek se skládá z části mající elektronovou vodivost (materiál typu n , např. křemík s příměsí fosforu) a z části mající děrovou vodivost (materiál typu p , např. křemík s příměsí boru). Na přechodu p-n dojde k oddělení elektronů a děr a na kontaktech vznikne napětí (v případě křemíku typicky 0,5-0,6 V). Připojíme-li ke kontaktům spotřebič, protéká tímto elektrický proud.
