Saulės elementas yra į šviesą reaguojantis prietaisas, galintis šviesos energiją paversti elektra. Yra daugybė rūšių medžiagų, galinčių sukelti fotoelektros efektą, pavyzdžiui, monokristalinis silicis, polikristalinis silicis, amorfinis silicio saulės skydelis, galio arsenidas, indio vario selenidas ir pan. Jų energijos generavimo principai iš esmės yra vienodi. Dabar fotoelektros energijos gamybos procesui apibūdinti imame kristalinį silicį. P tipo kristalinį silicį galima užpilti fosforu, kad gautų N tipo silicį, saulės kolektorių, sudarantį PN sandūrą.
Šviesai apšvitinus saulės elemento paviršių, dalį fotonų absorbuoja silicio medžiaga; Saulės skydelis fotonų energija perkeliama į silicio atomus, saulės skydelis sukelia elektronų perėjimus, tampa laisvais elektronais, kaupiasi abiejose PN sankryžos pusėse, kad susidarytų potencialus skirtumas. Veikiant šiai įtampai, saulės kolektoriaus srovė tekės per išorinę grandinę tam tikrai išėjimo galiai sukurti. Šio proceso esmė yra: fotonų energijos pavertimo į elektros energiją procesas.