Принцип действий фотоэлементов основан на явлении внутреннего фотоэффекта, открытого Э. Беккерелем в 1839 году. Но только с середины ХХ века благодаря научно-техническому прогрессу, стало возможным выпускать компактные, дешевые и эффективные фотоэлементы. И, соответственно, сразу же открылись широкие возможности по использованию солнечных батарей, состоящих из них.

Если объяснить принцип действия фотоэлемента самыми простыми словами, то он представляет собою полупроводник, состоящий из двух кремниевых пластин с определенными добавками. Эти добавки создают в одной пластине избыток электронов, а в другой – их недостаток. Для того чтобы помешать избыточным электронам самопроизвольно двигаться в зону, где их не хватает, на границе этих двух слоев располагается так называемая зона запирающего слоя. Это движение может произойти только под внешним воздействием.

Таким внешним воздействием служат фотоны солнечного света. Получив их энергию, электроны становятся способными преодолеть сопротивление зоны запирающего слоя. В полупроводнике возникнет разность потенциалов, следовательно, начнет течь ток.

Сила электрического тока напрямую зависит от количества фотонов, захваченных поверхностью фотоэлемента. А это количество, в свою очередь, зависит от множества факторов, самый значимый из которых – интенсивность солнечного облучения. Исходя из этого, легко можно понять, почему солнечные батареи широко используются, прежде всего, в южных регионах. В таких странах, как Испания, Италия, Греция, Турция и т.п., энергия солнечных батарей составляет существенную часть от общей величины потребленной энергии, особенно в летний период.

Разумеется, у солнечных батарей есть недостатки. Они не могут работать круглосуточно без источника света, поэтому необходимо подключать к ним устройства для стабилизации напряжения и накопления электрического заряда. Они относительно маломощные, поэтому требуют много места для развертывания. Однако у них немало достоинств. Там, где можно обойтись небольшими мощностями, и при этом невозможно подключиться к электрическим сетям, солнечные батареи просто незаменимы. Ну, а пилотируемые космические корабли и станции вообще не могут обойтись без них.