Fotovoltaična energija nastane, ko se sončna svetloba pretvori v energijo z uporabo sončnih celic ali polprevodnikov. Te polprevodniške celice so običajno narejene iz silicija in ne vsebujejo jedkih materialov ali gibljivih delov. Dokler so sončne celice izpostavljene svetlobi, bodo proizvajale fotovoltaično energijo z minimalnim vzdrževanjem. Ta energija je tudi okolju čista, tiha in varna.
Izraz »fotovoltaika« ima dva dela: fotografija, grška beseda, ki pomeni svetloba, in voltaik, ki se nanaša na inovatorja električne energije Alessandra Volto. Leta 1839 je francoski fizik Edmond Becquerel odkril fotovoltaični učinek, proizvodnjo volta s pomočjo polprevodnika. To odkritje je spodbudilo nadaljnje eksperimentiranje s svetlobnimi viri in polprevodniki, kar je pripeljalo do izuma sončnih celic, ki proizvajajo fotovoltaično energijo.
Posamezne sončne celice, imenovane tudi fotovoltaične celice, so izdelane v različnih oblikah in velikostih. Včasih je za napajanje naprave potrebna samo ena celica, najpogosteje pa je veliko celic povezanih med seboj, da tvorijo sončne celice ali module. Te module je mogoče nato povezati za ustvarjanje fotovoltaičnih nizov, ki se lahko uporabljajo za napajanje majhnih zgradb ali velikih kompleksov. Rezultat fotovoltaične energije je odvisen od velikosti polja. Velikost se lahko razlikuje glede na količino razpoložljive sončne svetlobe in količino potrebne energije.
Čeprav je izhodna moč fotovoltaičnega energetskega sistema odvisna od celotne izpostavljenosti svetlobi, bo še vedno proizvajal energijo v oblačnih ali oblačnih dneh. Za shranjevanje te energije za kasnejši prenos so potrošnikom na voljo različni sistemi za shranjevanje. Večina zanesljivih sistemov za shranjevanje uporablja kombinacijo baterij za ponovno polnjenje in kondenzatorjev za shranjevanje energije, od katerih so nekateri lahko zasnovani za napajanje izmeničnega ali enosmernega toka.
Količina energije, ki je na voljo v oblačnih dneh in ponoči v fotovoltaičnem energetskem sistemu, je odvisna od izhodne energije fotovoltaičnih modulov in razporeditve baterij. Dodajanje dodatnih modulov in baterij bo povečalo razpoložljivo moč, a bo tudi povečalo stroške sistema. Za najboljše rezultate je treba izvesti temeljito analizo potreb in stroškov, da se ustvari sistemska zasnova, ki bo uravnotežila stroške in potrebe s priročno uporabo. Sistemi, ki so dobro zasnovani, ponujajo priložnost za razširitev ali zmanjšanje, ko se potrebe po energiji povečujejo ali zmanjšujejo.
Fotovoltaična energija se pojavlja kot izvedljiva rešitev energetskih problemov po vsem svetu. Njegova trenutna uporaba vključuje elektrarne, transport, oskrbo z električno energijo na podeželju in sončne ceste. Čeprav je še daleč od tega, da bi postali glavni svetovni vir energije, lahko nenehne raziskave fotovoltaične energije prinesejo obljubo upanja v prihodnost.