Fotovoltaické elektrárny, čili fotovoltaika funguje na základě fotoelektrického jevu, kde je sluneční záření prostřednictvím fotovoltaických panelů přeměněno na stejnosměrný elektrický proud. Fotovoltaické články – většinou desítky v rámci jednoho fotovoltaického panelu, existují krystalické (monokrystal, polykrystal) a tenkovrstvé. Většina článku je vyrobena z křemíku, teluridu kadmia (CdTe), selenidu india galia (CIGS). Ve vývoji je tzv. perovskitové články, které budou výrazně levnější, jejich sériová výroba se však předpokládá spíše v horizontu 10-ti let.
Stejnosměrný elektrický proud z fotovoltaických panelů je potřeba přeměnit na střídavý, aby byla elektřina využitelná pro většinu běžných spotřebičů. K tomuto účelu je většinou součástí fotovoltaických systému tzv. střídač, který tuto přeměnu zajistí. Dále je možné elektřinu využít k přímé spotřebě, k akumulaci do bateriových systémů, do zásobníků s vodou, nebo modernějších technologií jako je přeměna na vodík a podobně. V rámci distribuční soustavy je možné vyrobenou elektřinu prodávat i jako tzv. přetok do sítě.