Fotogalvaanilised elemendid on seadmed, mis toodavad elektrit otse päikesevalgusest. Paljud fotogalvaanilised elemendid moodustavad kokku päikesepaneeli või päikesepaneeli. Need rakud muudavad valguse elektriks, kasutades energiat, mis tekib siis, kui päikesevalguse footonid löövad elektronid rakus endas kõrgemasse energiaolekusse. Fotogalvaanilised elemendid koosnevad kihilistest materjalidest, mis sisaldavad kahte tüüpi räni, peegeldusvastast katet ja klaaskatet. Päikesepaneelide tootmiseks kasutatav tehnoloogia areneb jätkuvalt ja võib ühel päeval pakkuda kodude ja ettevõtete toiteks sisuliselt tasuta energiat.
Fotogalvaanilise elemendi üks olulisemaid osi on pooljuhina kasutatav materjal. Räni on kõige sagedamini kasutatav pooljuht, kuid teatud rakenduste jaoks on saadaval ka muud võimalused, mis võivad olla ränist odavamad. Kui valgus tabab pooljuhti, neeldub osa valguse energiast, põhjustades elektronide vabanemist. Saadud elektrivoolu saab kasutada elektrienergiana ja see kogutakse kokku päikesepatareide üla- ja alaosas asuvate metallist kontaktvõrkudega.
Räni iseenesest ei ole kuigi hea elektrijuht. Päikesepatareis kasutamiseks peab räni olema muude elementidega modifitseeritud või “leegitud”. Fosfor ja boor on selleks otstarbeks valitud elemendid. Fosforiga legeeritud ränikiht võib ära kasutada asjaolu, et viimase elemendi välimises elektronkihis on ainult üks elektron. See on elektron, mille valgusenergia võib ära lüüa.
Teises kihis on boori aatomite väliskestas vaid kolm elektroni, mitte nelja, mis ränil on. See loob koha, kuhu täiendavad elektronid pääsevad, ja see elektronide liikumine tekitabki elektrivoolu. Kahel ränikihil on ka vastandlikud laengud, mis annabki pinge.
Ränikristallid on looduslikult peegeldav materjal. Kui neid kasutatakse fotogalvaanilistes elementides, peab neile olema paigaldatud peegeldusvastane kate, vastasel juhul peegeldub suurem osa paneelile jõudvast päikeseenergiast elektrit tootmata. Peegeldusvastane kate on ainus suurim tegur, mis mõjutab õigesti ehitatud päikesepaneeli efektiivsust. Kuid isegi selle kattekihiga saab elektri tootmiseks kasutada ainult suhteliselt väikest kogust valgust. Tehnoloogia arenedes suurendavad fotogalvaanilised elemendid tõenäoliselt efektiivsust, muutes need igapäevaseks elamu- ja tööstuslikuks kasutamiseks praktilisemaks.