Τό Φωτοβολταϊκό φαινόμενο περιγράφεται ως η πόλωση τών ηλεκτρικών φορτίων που συμβαίνει σέ συγκεκριμένα υλικά όταν αυτά εκτεθούν σέ φωτεινή ακτινοβολία. Κάτι τέτοιο παρατηρείται στά φυσικά στοιχεία που ανήκουν στήν ομάδα τών ημιαγωγών καθώς καί στίς τεχνητές ημιαγωγικές διατάξεις. Η πόλωση τών ηλεκτρικών φορτίων μεταφράζεται ως δημιουργία διαφοράς δυναμικού μεταξύ τών δημιουργούμενων πόλων, δηλαδή έχουμε μία υποτυπώδη ηλεκτρική γεννήτρια.
Παραστατική περιγραφή τού φαινομένου
Θα μπορούσαμε νά παρομοιάσουμε τήν φωτοβολταϊκή ηλεκτρική γεννήτρια σάν μία ανεπίστροφη βαλβίδα ηλεκτρονίων, διά τής οποίας τά ηλεκτρόνια μπορούν νά διέρχονται μόνο πρός τήν μία κατεύθυνση. Όταν λοιπόν συμβεί κάποιο φωτόνιο νά προσκρούσει πάνω σέ ηλεκτρόνιο τού υλικού, τότε θα τού μεταδώσει μέρος τής ενέργειάς του, αναγκάζοντάς τό νά «εκσφενδονιστεί» από τήν θέση ηρεμίας του. Εάν τώρα, η κατεύθυνση που θα λάβει τό «εκσφενδονισμένο» ηλεκτρόνιο συμπέσει μέ τήν φορά τής βαλβίδας ηλεκτρονίων τότε αυτό θα μετατοπισθεί σέ σχέση μέ τήν αρχική του θέση καί θα παγιδευτεί εκεί αφού η βαλβίδα αποτρέπει τήν επαναφορά του στήν αρχική θέση. Κατόπιν τούτου, διαπιστώνουμε ότι, σέ μία «πλευρά» τού υλικού (πλευρά παγίδευσης) θα έχουμε περίσσεια ενός ηλεκτρονίου ενώ στήν άλλη πλευρά (πλευρά εκσφενδονισμού) θα έχουμε έλλειμμα ενός ηλεκτρονίου, που συνεπάγεται διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού.
Ποιοτικές παράμετροι γιά τήν εκδήλωση τού φαινομένου
Η ένταση τού Φαινομένου (δεδομένου ότι εξετάζουμε υλικό τό οποίο διαθέτει τήν ιδιότητα τής ανεπίστροφης βαλβίδας), εξαρτάται από τρείς βασικούς παράγοντες:
τήν διαθεσιμότητα ηλεκτρονίων που «μπορούν νά εκσφενδονιστούν» (ηλεκτρικές ιδιότητες τού υλικού)
τήν πιθανότητα σύγκρουσης φωτονίου-ηλεκτρονίου (στατιστική πιθανότητα) καί
τήν ικανότητα τής σύγκρουσης νά προσδώσει στό ηλεκτρόνιο κατάλληλη ταχύτητα καί διεύθυνση ώστε νά μεταπηδήσει στήν πλευρά παγίδευσης (επίσης στατιστική πιθανότητα).
Από αυτές τίς εξαρτήσεις, γίνεται αντιληπτό ότι ένα μικρό ποσοστό τής φωτεινής ακτινοβολίας λαμβάνει μέρος επί τού φωτοβολταϊκού φαινομένου.