پدیده فتوولتائیک یا فتوولتائی بیانگر این موضوع است که مواد خاصی وجود دارند که وقتی در معرض تابش نور قرار می گیرند باعث جاری شدن یک جریان الکتریکی در مدار خود می گردند. برای خلق این پدیده دو لایه از مواد نیمه هادی خاص را باید با یکدیگر تلفیق نمود. یکی از این لایه ها باید با کمبود الکترون ها مواجه باشد لایه های مزبور در مواجهه با نور خورشید، فوتون ها را جذب می کنند. با این عمل الکترون ها تحریک شده و برخی از آنها از یک لایه به لایه بعدی جهش کرده و با این کار خود باعث ایجاد یک جریان الکتریکی می گردند.
پنل های خورشیدی متداول که برای تولید الکتریسیته به کار می روند را در اصطلاح پنل های فوتوولتاییک می نامند (Photovoltaic (pv) solar panels ) بیشترین نوع پنل هایی که تا امروز مورد استفاده قرار گرفته و تجاری شده است پنل های خورشیدی مبتنی بر مواد سیلیکونی می باشد که بازده آنها حدود 16 تا 22 درصد بوده و مهمترین دلیل استفاده از این نوع پنل ها هزینه کمتر در تولید نسبت به دیگر نوع پنل های می باشد.
با توجه به موارد استفاده و کاربرد می توان ۳ نوع سیستم برق خورشیدی فوتوولتاییکی متفاوت طراحی و اجرا کرد:
1. سیستم برق خورشیدی مستقل از شبکه (off – grid)
در این نوع از سیستم های برق خورشیدی، متقاضی تمام مصرف مورد نیاز خود را از سیستم خورشیدی می گیرد. در واقع برق تولید شده توسط سیستم خورشیدی برای مصارف شخصی و مشخص شده می باشد و هیچ گونه ارتباطی با سیستم توزیع برق شبکه سراسری ندارد.
2. سیستم برق خورشیدی متصل به شبکه (on – grid)
در این نوع از سیستم ها متقاضی می تواند با نصب سیتسم خورشیدی در توان های مختلف و تزریق آن به شبکه درآمدزایی خوب و بدون ریسکی داشته باشد. که می تواند این سامانه بر پشت بام منازل مسکونی نصب شود و یا در مقیاس نیروگاههای خورشیدی بزرگ و به شکل مزرعه ای اجرا شود.
3. سیستم برق خورشیدی هیبریدی
این نوع از سیستم های خورشیدی ترکیبی است از دو نوع سیستم قبلی. در این حالت برق خورشیدی تولید شده برای مصرف شخصی و اختصاصی بکار می رود و اضافه برق تولید شده به شبکه برق سراسری تزریق می شود. در واقع در این حالت مشترک هم برق مصرفی خود را تامین کرده و هم مازاد برق تولید شده باعث درآمد زایی برای او خواهد شد.