Куски поликремния плавятся и кристаллизируются, образуя блоки, известные также, как слитки. Полученные слитки режутся на ультратонкие пластины. С целью улучшения проводимости, в кремниевую пластину вводятся примеси - процесс, известный как "легирование (допинг)". Верхний слой легируется фосфором (слой "n-типа"), а нижний - бором (слой "p-типа").

Бор содержит на один электрон меньше, чем кремний. Поэтому p-слой имеет относительно меньшее количество электронов, также известных как "дырки", эквивалентные положительным зарядам.

С другой стороны, фосфор имеет относительно больше электронов по сравнению с кремнием. Таким образом, слой n-типа имеет дополнительные "свободные электроны", которые не так сильно привязаны к атому, как другие.

При контакте двух слоев, свободные электроны из n-области перемещаются в p-область, и на границе раздела возникают переходы электронов и дырок. Как только достигается равновесие, на p-n-переходе возникает диффузионное электрическое поле, облегчающее переход электронов из p-области в n-область, но не наоборот.

Когда фотоны солнечного света бомбардируют поверхность солнечного элемента, происходит высвобождение свободных электронов

Электроны, находящиеся близко к полю, попадают в его влияние и перемещаются с p-области в n-область через p-n-переход, нарушая электрическое равновесие.

При наличии внешней электрической цепи, эти электроны возвращаются в p-слой для устранения дисбаланса, в результате чего возникает электрический ток.