Nei pannelli fotovoltaici, la radiazione proveniente dal Sole è convertita in energia elettrica sfruttando il cosiddetto “effetto fotoelettrico”.
Se un quanto della radiazione solare di energia hf (dove h è la costante di Planck ed f è la frequenza della radiazione) colpisce un materiale adatto, il quanto può essere assorbito e può venir liberato un elettrone. Affinché ciò avvenga, occorre che l’energia del quanto sia almeno eguale al cosiddetto “lavoro di estrazione” W, che è il lavoro che occorre fornire ad un elettrone del reticolo del materiale per estrarlo senza energia cinetica. Nel caso in cui l’elettrone possieda, dopo l’estrazione, la velocità V, allora bisognerà che l’energia del quanto sia eguale al lavoro di estrazione, più l’energia cinetica dell’elettrone:
hf = W + 1/2 mV2
Ne scende che il numero di elettroni liberati è direttamente proporzionale all’intensità della radiazione (cioè al numero di quanti incidenti per unità di superficie e di tempo), mentre la frequenza della radiazione determina se, oppure no, un elettrone può essere liberato.