Zonnepanelen vangen zonlicht op in hun zonnecellen en zetten deze om in elektriciteit. Deze omzetting heet een 'fotovoltaïsch' proces. 'Foto' duidt op licht en 'volt' op de elektrische spanning waarin het licht wordt omgezet. Het Engelse woord hiervoor is 'photovoltaic' en daarom wordt zonne-energie voor het opwekken van elektriciteit ook vaak aangeduid met 'pv'. Een zonnecel is gemaakt van silicium. Dat silicium bestaat uit twee lagen, een negatieve en een positieve laag. Hierdoor ontstaat een spanningsverschil over het scheidingsvlak, dat vergelijkbaar is met de plus en de min van een batterij. Onder invloed van licht worden er extra elektronen in de zonnecel losgemaakt. Door een verbinding tussen beide lagen te maken, gaat er een elektrische stroom lopen. Voor het op gang komen van het fotovoltaïsche proces is fel licht niet noodzakelijk. Ook op een bewolkte dag kan een zonnecel al elektriciteit leveren.
Zonnepanelen kunnen op daken van huizen of bedrijven worden geplaatst en aangesloten worden op het elektriciteitsnet. Zo zijn bijvoorbeeld in een geluidwerend scherm langs de snelweg A9 een paar duizend zonnepanelen aangebracht die duurzame energie opwekken. Zonnepanelen kunnen ook los gebruikt worden, bijvoorbeeld om water in een drinkbak te pompen of voor de elektriciteitsvoorziening op een boot. Om een gemiddeld huishouden in Nederland van elektriciteit te voorzien, zijn ongeveer 25 tot 40 zonnepanelen nodig.
Zonne-energie is schoon, stil en duurzaam. Zonne-energie bevindt zich nog in de ontwikkelingsfase. Door de hoge kosten is zonne-energie op dit moment nog niet geschikt voor de grootschalige productie van energie.