پدیده تبدیل مستقیم انرژی فوتونهای نور به ولتاژ و جریان فتوولتائیک نامیده میشود. یک فوتون نور با طول موج مناسب و انرژی کافی میتواند منجر به آزادسازی الکترون از اتم خود شود و اگر هم زمان با آن یک میدان الکتریکی به آن ماده اعمال شود، این الکترونهای آزاد شده قادر به تولید جریان الکتریکی خواهند شد . در صنعت، تولید برق از طریق دریافت تابش نور بوسیله سلولهای فتوولتائیک صورت میگیرد. بیش از ۸۵ درصد سلولهای فتوولتائیک یا سلولهای خورشیدی برای کاربرد زمینی مبتنی بر فناوری ویفر سیلیکنی ساخته میشوند. هنگامی که نور وارد این کریستالها میشود، بارهای مثبت و منفی ایجاد شده (در اثر آزاد شدن الکترون از اتم) اختلاف پتانسیلی ایجاد میکنند که در صورت کامل شدن مدار، جریان الکتریکی مستقیم ایجاد میشود.
از جمله موارد کاربرد سلولهاي فتوولتائيك عبارتند از: تأمين انرژی مورد نياز حصارهاي الكتريكي، تأمين روشنايي مناطق دور افتاده، سيستمهاي مخابراتي از راه دور، پمپاژ كردن آب، سيستمهاي تصفيه آب، تأمين برق مناطق روستايي، ماشين حساب، ساعت و اسباببازيها، سيستمهاي اضطراري، يخچالهاي نگهداري واكسن و خون براي مناطق دورافتاده، سيستمهاي تهويه استخرها، ماهوارهها و تجهيزات فضايي.
به طور كلي كاربردهاي سلولهاي فتوولتائيك را ميتوان به سه دسته طبقهبندي نمود: