La tecnologia fotovoltaica permette la conversione diretta dell’energia solare in energia elettrica e deve il suo nome ad Alessandro Volta, inventore della pila elettrica.

La conversione solare in una corrente di elettroni avviene nella cella fotovoltaica, di materiale semi-conduttore, che rappresenta la componente base di un impianto fotovoltaico. L'insieme delle celle collegate in serie tra loro elettricamente costituisce un modulo. Più moduli possono essere collegati in serie formando un pannello, ovvero una struttura rigida ancorabile al suolo o ad un edificio. Un insieme di pannelli, collegati elettricamente in serie costituisce una stringa. La potenza elettrica richiesta determina poi il numero di stringhe da collegare in parallelo per realizzare un generatore fotovoltaico o comunemente detto sistema fotovoltaico.

Esistono diverse tipologie di celle fotovoltaiche. Le più diffuse sul mercato sono:
- Monocristalline (silicio) con rendimenti del 18%;
- Policristalline (silicio) con rendimenti che variano dal 10 al 17%;
- Amorfe (silicio) con rendimenti dell’8%;
- Diseleniuro di indio e rame (CIS) e tellurio di cadmio (CdTe) con rendimenti che variano dall’8 al 10%.

Sebbene il rendimento dei sistemi in silicio amorfo è basso, in condizione di cielo coperto lavorano bene, in quanto sfruttano anche la radiazione diffusa, e non solo quella diretta come nei primi due casi. Inoltre la loro applicazione è molto interessante in quanto possono essere realizzati su strutture curve, flessibili e trasparenti.
La potenza nominale di un impianto viene espressa in kWp “chilowatt di picco” e indica la potenza che l’impianto produce in condizioni standard, riprodotte in laboratorio, ovvero: intensità della radiazione solare pari a 1000 W/m² (equivalente alle condizioni di insolazione in una giornata di sole con cielo limpido); temperatura della cella pari a 25°C ; spettro solare AM 1,5 (composizione spettrale che la radiazione solare assume dopo aver percorso una massa atmosferica pari a 1,5 volte quella terrestre).
La producibilità dell’impianto fotovoltaico in un anno dipende quindi dalla potenza nominale che installiamo (i chilowatt di picco) e dalla posizione dei moduli, oltre che dalla collocazione geografica.
Un kWp di fotovoltaico occupa in media circa 10 m², valore che varia a seconda del rendimento. Il calcolo della superficie  necessaria per ottenere 1 kWp, si può ottenere dalla seguente equazione semplificata: dove η è il rendimento del pannello e S è la superficie. Per cui se il rendimento di un modulo fotovoltaico è del 16%, la superficie necessaria per ottenere un kWp è pari a   per cui: S=6,25 m².
I pannelli fotovoltaici possono essere installati su tutte le tipologie di involucro edilizio: villette, edifici plurifamiliari, condomini, palestre, piscine, capannoni industriali, dotate di tetto a falda inclinata o tetto piano. Se si dispone di un giardino è possibile anche installarlo a terra. In ogni caso, bisogna sempre fare attenzione che non vi siano elementi quali alberi, pali, palazzi, che ombreggiano il pannello. È importante inoltre orientarlo a sud, preferibilmente con un’inclinazione con un’inclinazione che massimizzi la producibilità nel periodo necessario all’utenza (ad esempio, per un utenza annuale nel centro Italia, l’inclinazione ottimale è di circa 30° rispetto al piano orizzontale).
L’energia elettrica prodotta da un impianto viene espressa in kWh “chilowatt ora”.