ساده ترین اصل تولید انرژی خورشیدی چیزی است که ما آن را واکنش شیمیایی می نامیم، یعنی تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی. این فرآیند تبدیل فرآیندی است که طی آن فوتون های انرژی تابش خورشیدی از طریق مواد نیمه هادی به انرژی الکتریکی تبدیل می شوند. معمولاً به آن "اثر فتوولتائیک" می گویند. سلول های خورشیدی با استفاده از این اثر ساخته می شوند.
می دانیم که وقتی نور خورشید به یک نیمه هادی برخورد می کند، برخی از فوتون ها از سطح منعکس می شوند و بقیه یا توسط نیمه هادی جذب می شوند یا از طریق نیمه هادی منتقل می شوند. البته برخی از فوتونهای جذب شده تبدیل به گرما میشوند و برخی دیگر این فوتونها با الکترونهای ظرفیت اتمهای سازنده نیمهرسانا برخورد میکنند و در نتیجه جفتهای الکترون-حفره ایجاد میکنند. به این ترتیب انرژی نور خورشید به شکل تولید جفت الکترون-حفره به انرژی الکتریکی تبدیل میشود و سپس از طریق میدان الکتریکی داخل نیمهرسانا برای تولید جریان خاصی واکنش نشان میدهد. اگر نیمه هادی های باتری به روش های مختلف متصل شوند، جریان ها و ولتاژهای متعددی ایجاد می شود. بنابراین به عنوان قدرت خروجی.