Fotoogniwa są produkowane z materiałów półprzewodnikowych, najczęściej z krzemu (Si), germanu (Ge), selenu (Se). Zwykłe ogniwo słoneczne z krystalicznego krzemu ma nominalne napięcie ok. 0,5 wolta. Pojedyncze ogniwo produkuje zazwyczaj pomiędzy 1 a 2 W mocy. Ogniwa łączy się szeregowo lub równolegle (uzyskując większe napięcia i prąd), otrzymując baterię słoneczną (moduł/panel fotowoltaiczny/PV; panele także mogą być łączone równolegle lub szeregowo). Istnieją baterie z różną liczbą ogniw, w zależności od zastosowania, jak i od jakości ogniw.
Zasada działania Fotoogniwo jest zbudowane z półprzewodnika ze złączem p-n, na które pada światło. Padające na złącze fotony o energii większej od szerokości przerwy energetycznej półprzewodnika powodują powstanie par elektron-dziura. Pole elektryczne wewnątrz półprzewodnika, związane z obecnością złącza p-n, przesuwa nośniki różnych rodzajów w przeciwne strony. Elektrony trafiają do obszaru n, dziury do obszaru p. Rozdzielenie nośników ładunku w złączu powoduje powstanie na nim zewnętrznego napięcia elektrycznego.