Das Grundprinzip der Solarzelle ist der photovoltaische Effekt von Halb­leitermaterialien. Trifft Licht einer bestimmten Wellenlänge (bspw. sichtbares Licht 380 nm - 780 nm) auf den Halbleiter werden im Material Elektronen aus ihren Ruhe­zuständen angeregt. Diese Elektronen können sich nun über eine bestimmte Zeit oder Strecke frei im Halbleiter bewegen,
bevor sie wieder von einem neuen Ruhezustand eingefangen werden (rekombinieren). Dieser Effekt wird als innerer Photo­effekt bezeichnet, da sich die Vorgänge im Inneren des Materials abspielen.

Damit die durch den photovoltaischen Effekt erzeugten Elektronen nun als Solarstrom verwendet werden können, müssen sie zu einem Rand des Halb­leiters gebracht werden, bevor sie in ihren Ruhezustand zurückfallen. Dies wird durch gezieltes Einstellen der elektrischen Eigenschaften des Halbleiters erreicht. Hierfür werden Fremdatome in Schichten in den Halbleiter eingebracht. Werden diese Schichten geschickt gestapelt fließen die Elektronen an einen Rand des Stapels bevor sie in ihren Ruhezustand zurückfallen. Der Stapel stellt daher die Photovoltaikzelle dar. Wird an der Ober­fläche dann ein Stromkreis kontaktiert und mit der Rückseite der Zelle ver­bunden, können die Elektronen durch den Kreis auf die andere Seite der Zelle gelangen - Ein Stromfluss entsteht.

Die Leistung, die eine einzelne Zelle liefern kann, reicht noch nicht aus, um größere Verbraucher zu versorgen. Hierfür werden die einzelnen Zellen zu Modulen zusammengeschaltet. Liefert eine Zelle 10 W Leistung kann ein Modul mit 10 verschalteten Zellen 100 W Leistung liefern. Je nach Verschaltung der Zellen können Spannung und Strom des Moduls eingestellt werden. 
Die Verschaltung der Zellen zu einem Modul hat aber noch einen weiteren Grund und zwar werden die empfind­lichen Photo­voltaikzellen im fertigen Modul vor den Umgebungs­einflüssen durch die Witterung geschützt. In dieser hermetischen Ver­siegelung der Zellen liegt das größte Know-How der Her­steller. Das Modul muss allen Schnee- und Windlasten standhalten, es darf kein Wasser eindringen und ein Klemmen der Module auf der Unter­konstruktion muss möglich sein.

Da selbst ein Modul oft nicht ausreicht, um die gewünschte Leistung zu erbringen, werden mehrere Module hintereinander zu einem sogenannten String verschaltet. Dieser String wird dann über den Wechselrichter mit dem Netz verbunden. Werden noch größere Anlagenleistungen benötigt, werden häufig mehrere Strings parallel geschaltet.

Aufgrund verschiedener Faktoren wie unterschiedliche Anwendungsbereiche, Vorgaben an Langlebigkeit oder auch Optik sind auf dem Markt mehrere Modulausführungen erhältlich. Diese unterscheiden sich vor allem im Aufbau des Laminats und dem Sandwich, in das die PV-Zellen eingepackt sind. Glas-Folien Module:
Die gängigste Bauart von Modulen. Die PV-Zellen werden auf einer Trägerfolie angeordnet. Diese Folie wird mit einem Frontglas laminiert. Das Frontglas sorgt für die Lichtdurchlässigkeit und die notwendige Stabilität der Module. Durch die Rückseitenfolie behält das Modul ein handliches Gewicht. Glas-Glas Module:
Bei hohen Anforderungen an die Stabilität oder Spezialanwendungen können Glas-Glas Module eingesetzt werden. Wie der Name schon verrät, ist hier die Rückseite des Moduls ebenfalls aus Glas. Diese Bauart weist ein höheres Modulgewicht auf, jedoch auch eine erhöhte Stabilität und damit eine noch längere Haltbarkeit der Module. Hersteller honorieren dies mit 5-10 Jahren längerer Produktgarantie. Laminatmodule:
Für spezielle Anwendungen bietet sich auch die Verwendung von reinen Laminatmodulen an. Bei diesen Modulen wird das eingebettete Modul ohne Rahmen geliefert. Laminatmodule erlauben unauffällige Befestigungs­möglichkeiten, was gerade im Bereich gebäudeintegrierter Anlagen von Vorteil ist.