Eine Photovoltaikanlage besteht meist aus mehreren Solarmodulen, welche wiederum aus vielen Solarzellen zusammengesetzt sind. Für die Herstellung einer Solarzelle wird Quarzsand benötigt. Aus diesem kann Silizium, ein sehr gängiges Halbleitermaterial, gewonnen werden und somit als Halbleiter verwendet werden.
Eine Solarzelle ist aus einer sehr dünnen Schicht Silizium ca. 0,3-0,6 mm aufgebaut. Außerdem sind an der Oberseite der Solarzelle viele metallische Frontseitenkontakte, welche den Minus-Pol bilden. Auf der Unterseite ist hingegen ein metallischer Rückseitenkontakt, welcher den Plus-Pol bildet.
Die Funktion der Solarzelle ist nun auf das Siliziumatom zurückzuführen, welches im Kern 14 Protonen und Neutronen und in den Schalen rund um den Kern weitere 14 Elektronen besitzt. Bei einer Solarzelle sind mehrere Siliziumkerne nebeneinander angeordnet. Hier verbinden sich die vier Valenzelektronen miteinander und bilden ein Gitter. Erreichen nun Photonen (Licht) dieses Gitter, werden einzelne Elektronen gelöst und weitere Elektronen können deren Platz einnehmen – dadurch erhält Silizium seine Leitfähigkeit. Für eine funktionierende Stromerzeugung werden Fremdatome eingebaut, wie z.B. Phosphor. An der Stelle, an der das Phosphoratom ein Siliziumatom ersetzt, sind nun fünf Valenzelektronen vorhanden. Daraus entsteht eine n-Dotierung, da nun ein zusätzliches Valenzelektron vorhanden ist. Weiters kann auch Bor eingesetzt werden, hier sind nur drei Valenzelektronen vorhanden – folglich entsteht eine p-Dotierung. Sie besitzt ein Valenzelektron weniger als zuvor. Die überschüssigen Elektronen der Phosphoratome, können durch Umgebungseinflüsse, wie beispielsweise Wärme, gelöst werden und sich an Boratome binden. Dadurch entsteht auf der Seite des Phosphors eine positive Ladung und auf der Seite des Bors eine negative Ladung. Mit Hilfe der Photonen werden nun die Elektronenpaare gelöst und durch das elektrische Feld auf die positive Seite gezogen. Diese gelösten Elektronen gelangen nun zum Verbraucher und über diesen wieder auf die negative Seite. Dadurch funktioniert dieser Kreislauf so lange, wie auch die notwendigen Umgebungseinflüsse vorhanden sind.
Um eine optimierte Stromproduktion zu erlangen, werden mehrere Solarzellen zu einem oder mehreren Solarmodulen verschalten. Um eine möglichst lange Lebensdauer bei Extremwetterereignissen zu gewähren, sowie eine Minderung der Reflexionsverluste zu erlangen, werden die Solarzellen geschützt. Dazu wird eine spezielle Antireflexschicht verwendet, welche ebenfalls für die blaue Farbe verantwortlich ist. Zusätzlich werden sie auf beiden Seiten mit einer Folie sowie einer Glasscheibe eingeschlossen.
Diese Solarmodule werden in eine Photovoltaikanlage verschalten. Hier sind zwei Arten anwendbar:
Parallelschaltung: Mit Hilfe dieser Verschaltung kann die Stromstärke bei einer gleichbleibenden Spannung erhöht werden. Die Methode wird in erster Linie bei verschatteten Photovoltaikanlagen angewendet.
Reihenschaltung: Hier kann die Spannung bei gleichbleibender Stromstärke erhöht werden. Meist wird diese Option bei einer unverschatteten Photovoltaikanlage genutzt.
Mittels beider Schaltungen der Solarmodule in einer Photovoltaikanlage kann nun der Gleichstrom, welcher von den Solarzellen erzeugt wird, zu einem Wechselrichter gelangen. Dort wird der Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt. Dieser Strom kann anschließend entweder als Inselbetrieb verwendet, in das öffentliche Stromnetz oder in einen Speicher geleitet werden.