ระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ทำขึ้นโดยใช้หลักการของผลโฟโตวอลตาอิก เป็นระบบผลิตไฟฟ้าที่แปลงพลังงานรังสีดวงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรง ประกอบด้วยสองส่วนหลักๆ คือ แผงเซลล์แสงอาทิตย์และอินเวอร์เตอร์ ดังแสดงในรูปด้านล่าง เมื่อมีแสงแดดในระหว่างวัน ไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์จะถูกส่งไปยังระบบไฟฟ้ากระแสสลับโดยตรงผ่านอินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับกริด หรือไฟฟ้าที่ผลิตได้จากพลังงานแสงอาทิตย์จะถูกส่งไปยังโหลดไฟฟ้ากระแสสลับโดยตรงผ่านอินเวอร์เตอร์ที่เชื่อมต่อกับกริด
การผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์นั้นอาศัยโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์และคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ เมื่อแสงแดดส่องลงบนรอยต่อ PN ของเซมิคอนดักเตอร์ บริเวณกั้นรอยต่อ PN จะสร้างสนามไฟฟ้าสถิตในตัวที่แข็งแกร่ง ดังนั้นอิเล็กตรอนและรูที่ไม่สมดุลที่เกิดขึ้นในบริเวณกั้นหรืออิเล็กตรอนและรูที่ไม่สมดุลที่เกิดขึ้นภายนอกบริเวณกั้นแต่แพร่กระจายเข้าไปในบริเวณกั้น ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าสถิตในตัว จะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงข้ามและออกจากบริเวณกั้น ส่งผลให้ศักย์ไฟฟ้าในบริเวณ P เพิ่มขึ้นและศักย์ไฟฟ้าในบริเวณ N ลดลง จึงสร้างแรงดันและกระแสไฟฟ้าในวงจรภายนอก แปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้า
ระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์สามารถแบ่งได้คร่าวๆ เป็น 2 ประเภท ประเภทแรกคือระบบผลิตไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าสาธารณะผ่านอินเทอร์เฟซมาตรฐาน เช่น โรงไฟฟ้าขนาดเล็ก อีกประเภทหนึ่งคือระบบผลิตไฟฟ้าอิสระซึ่งสร้างวงจรภายในระบบวงจรปิดของตัวเอง ระบบผลิตไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าจะแปลงพลังงานรังสีดวงอาทิตย์ที่ได้รับเป็นกระแสตรงแรงดันสูงผ่านแผงโซลาร์เซลล์ผ่านการแปลงกระแสตรงความถี่สูง จากนั้นจึงส่งกระแสไฟฟ้าสลับไซน์ที่มีความถี่และเฟสเดียวกันกับแรงดันไฟฟ้าของโครงข่ายไฟฟ้าไปยังโครงข่ายไฟฟ้าหลังจากถูกอินเวอร์เตอร์แปลงกลับด้าน แผงโซลาร์เซลล์ของระบบผลิตไฟฟ้าอิสระจะแปลงพลังงานรังสีดวงอาทิตย์ที่ได้รับเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรงก่อนเพื่อจ่ายไฟให้กับโหลด และเก็บพลังงานส่วนเกินไว้ในแบตเตอรี่ในรูปแบบของพลังงานเคมีหลังจากผ่านตัวควบคุมการชาร์จ