Fotonapon je direktna konverzija svjetlosti u električnu energiju na atomskom nivou. Neki materijali pokazuju svojstvo poznato kao fotoelektrični efekat koji uzrokuje da apsorbiraju fotone svjetlosti i oslobađaju elektrone. Prvi fotonaponski modul izgrađen je Bell Laboratories 1954. godine.
Fotonaponski efekat se javlja u solarnim ćelijama. Ove solarne ćelije se sastoje od dva različita tipa poluprovodnika - p-tipa i n-tipa - koji su spojeni zajedno kako bi stvorili pn spoj.
Spajanjem ova dva tipa poluprovodnika, električno polje se formira u području spoja dok se elektroni kreću do pozitivne p-strane, a rupe se kreću prema negativnoj strani. Ovo polje uzrokuje da se negativno nabijene čestice kreću u jednom smjeru i pozitivno nabijene čestice u drugom smjeru.
Svetlost je sastavljena od fotona. Ove fotone može apsorbovati fotonaponska ćelija - tip ćelije koja se sastoji od solarnih panela. Kada se svetlost pogodne talasne dužine upliće na ove ćelije, energija iz fotona se prenosi na atom poluprovodnog materijala u pn spoju. Naime, energija se prenosi na elektrone u materijalu. To uzrokuje da elektroni skoče na stanje više energije poznato kao provodni pojas. Ovo ostavlja iza sebe "rupu" u valentnom pojasu odakle je elektron skočio. Ovo kretanje elektrona kao rezultat dodane energije stvara dva nosioca naboja , par elektron-rupa.
Zbog električnog polja koje postoji kao rezultat pn spoja, elektroni se kreću na negativnu n-stranu, a pozitivne rupe na p-stranu pa dolazi sa fotonaponskim efektom.
