Güneş enerjisi üretiminin en basit prensibi kimyasal reaksiyon dediğimiz, yani güneş enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülmesidir. Bu dönüşüm işlemi, güneş ışınımı enerjisi fotonlarının yarı iletken malzemeler aracılığıyla elektrik enerjisine dönüştürülmesi işlemidir. Buna genellikle "fotovoltaik etki" denir. Güneş pilleri bu etki kullanılarak yapılır.
Güneş ışığı bir yarı iletkene çarptığında, fotonların bir kısmının yüzeyden yansıdığını ve geri kalanının ya yarı iletken tarafından emildiğini ya da yarı iletken aracılığıyla iletildiğini biliyoruz. Elbette soğurulan fotonların bir kısmı ısıya dönüşür, bir kısmı da. Bu fotonlar yarı iletkeni oluşturan atomların değerlik elektronlarıyla çarpışır, böylece elektron-delik çiftleri oluşur. Bu sayede güneş ışığı enerjisi, elektron-delik çiftleri üreterek elektrik enerjisine dönüştürülür ve daha sonra yarı iletken içindeki elektrik alanı yoluyla reaksiyona girerek belirli bir akım üretir. Pil yarı iletkenleri çeşitli şekillerde bağlanırsa birden fazla akım ve gerilim oluşur. Çıkış gücü olarak.