Bei der Dotierung eines Halbleiters (i.d.R. Silizium) entstehen durch die gezielte Verunreinigung mit Fremdatomen zwei Schichten: Eine mit positiver Ladung (p-Schicht) und eine mit negativer Ladung (n-Schicht).  Die Schicht zwischen der p- und n-Schicht ist der sogenannte p-n-Übergang, in dem ein elektrisches Feld besteht. Beim Auftreffen von Licht auf den Halbleiter, werden in diesem Ladungsträger frei (vgl. Photoeffekt), die sich durch das elektrische Feld im p-n-Übergang bewegen und so eine elektrische Spannung erzeugen. Das Entstehen der elektrischen Spannung wird als photovoltaischer Effekt bezeichnet. Der photovoltaische Effekt basiert auf dem inneren Photoeffekt und wurde  1839 von Alexandre Edmond Becquerel entdeckt.