Το φωτοβολταϊκό στοιχείο είναι μια συσκευή ημιαγωγών με χαρακτηριστικά μετατροπής φωτός σε ηλεκτρική. Μετατρέπει άμεσα την ενέργεια της ηλιακής ακτινοβολίας σε συνεχές ρεύμα και είναι η πιο βασική μονάδα παραγωγής φωτοβολταϊκής ενέργειας.
Τα μοναδικά ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των φωτοβολταϊκών κυψελών είναι η ντόπινγκ ορισμένων στοιχείων (όπως ο φώσφορος ή το βόριο κ.λπ.) σε κρυσταλλικό πυρίτιο, προκαλώντας έτσι μόνιμη ανισορροπία στο μοριακό φορτίο του υλικού, σχηματίζοντας ένα ημιαγωγικό υλικό με ειδικές ηλεκτρικές ιδιότητες. Υπό το φως του ήλιου, μπορούν να δημιουργηθούν δωρεάν φορτία σε ημιαγωγούς με ειδικές ηλεκτρικές ιδιότητες. Αυτά τα ελεύθερα φορτία κινούνται προς μια κατεύθυνση και συσσωρεύονται για να σχηματίσουν μια ηλεκτροκινητική δύναμη και στα δύο άκρα. Όταν τα δύο άκρα είναι κλειστά με έναν αγωγό, δημιουργείται ρεύμα. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται «φωτοβολταϊκό φαινόμενο», ή «φωτοβολταϊκό φαινόμενο» για συντομία.
