Fotovoltinė energija susidaro, kai saulės šviesa paverčiama energija naudojant saulės elementus arba puslaidininkius. Šios puslaidininkinės ląstelės dažniausiai yra pagamintos iš silicio ir jose nėra jokių korozinių medžiagų ar judančių dalių. Kol saulės elementai bus veikiami šviesos, jie gamins fotovoltinę energiją su minimalia priežiūra. Ši energija taip pat yra ekologiška, tyli ir saugi.
Terminas „fotovoltinė“ susideda iš dviejų dalių: foto, graikiškas žodis, reiškiantis šviesą, ir voltaic, nuoroda į elektros energijos novatorių Alessandro Voltą. 1839 m. prancūzų fizikas Edmondas Becquerelis atrado fotovoltinį efektą – voltų susidarymą naudojant puslaidininkį. Šis atradimas paskatino toliau eksperimentuoti su šviesos šaltiniais ir puslaidininkiais, todėl buvo išrasti saulės elementai, gaminantys fotovoltinę energiją.
Atskiri saulės elementai, dar vadinami fotovoltiniais elementais, gaminami įvairių formų ir dydžių. Kartais įrenginiui maitinti reikia tik vieno elemento, tačiau dažniausiai daugelis elementų yra sujungti vienas su kitu, kad būtų suformuotos saulės baterijos ar moduliai. Tada šiuos modulius galima prijungti ir sukurti fotovoltines matricas, kurios gali būti naudojamos mažiems pastatams ar dideliems kompleksams maitinti. Gaunama fotovoltinės energijos išeiga priklauso nuo matricos dydžio. Dydis gali skirtis priklausomai nuo saulės šviesos kiekio ir reikalingos galios.
Nors fotovoltinės energijos sistemos galia priklauso nuo bendro šviesos kiekio, ji vis tiek generuos energiją debesuotomis ar apsiniaukusiomis dienomis. Norėdami kaupti šią energiją vėlesniam perdavimui, vartotojams yra prieinamos įvairios saugojimo sistemos. Patikimiausiose saugojimo sistemose naudojamos įkraunamos baterijos ir energiją kaupiantys kondensatoriai, kai kurie iš jų gali būti skirti kintamajai arba nuolatinei srovei.
Galios kiekis debesuotomis dienomis ir naktį fotovoltinės energijos sistemoje priklauso nuo fotovoltinių modulių energijos išėjimo ir baterijų išdėstymo. Pridėjus papildomus modulius ir baterijas, padidės turima galia, tačiau taip pat padidės sistemos savikaina. Siekiant geriausių rezultatų, reikia atlikti nuodugnią poreikių ir sąnaudų analizę, kad būtų sukurtas toks sistemos dizainas, kuris suderintų išlaidas ir poreikį bei patogumą naudoti. Gerai suprojektuotos sistemos suteikia galimybę plėstis arba sumažinti, kai energijos poreikiai didėja arba mažėja.
Fotovoltinė energija tampa perspektyviu energijos problemų sprendimu visame pasaulyje. Dabartinė jo paskirtis yra elektrinės, transportas, kaimo elektros tiekimas ir saulės keliai. Nors vis dar toli nuo tapimo pagrindiniu pasaulio energijos šaltiniu, vykstantys fotovoltinės energijos tyrimai gali suteikti vilties ateičiai.