La tecnologia fotovoltaica consente di trasformare direttamente l'energia associata alla radiazione solare in energia elettrica. Essa sfrutta il cosiddetto effetto fotovoltaico che è basato sulle proprietà di alcuni materiali semiconduttori (fra cui il silicio, elemento molto diffuso in natura) che, opportunamente trattati ed interfacciati, sono in grado di generare elettricità se colpiti dalla radiazione solare, senza quindi l'uso di alcun combustibile.Il rendimento Di tutta l'energia solare che investe una cella solare sotto forma di radiazione luminosa, solo una parte viene convertita in energia elettrica (energia utile). L'efficienza di conversione di celle commerciali al silicio monocristallino è in genere compresa tra il 10% e il 14%, mentre realizzazioni speciali hanno raggiunto valori del 23%. Questo significa che per 1kW di potenza che raggiunge un pannello si ha disponibile ai morsetti una potenza di 0,1-0,14 kW con pannelli commerciali e fino a 0,24 kW utilizzando pannelli speciali da laboratorio. Se la massima efficienza raggiungibile dal silicio monocristallino è intorno al 20%, per altri tipi di moduli questi valori si abbassano ulteriormente: al 17% per il silicio policristallino ed intorno al 10% per il silicio amorfo (che fa parte della tecnologia delle thin film cells o celle a film sottile). 

I pannelli solari funzionano secondo un principio molto semplice: catturare l'energia che giunge dal Sole sulla Terra e utilizzarla per produrre acqua calda.A questo scopo i collettori termici possono essere inseriti in due tipologie di impianti: sistemi a circolazione naturale e a circolazione forzata.Entrambi i sistemi, pur presentando sostanziali differenze dal punto di vista impiantistico, sono la soluzione ideale per coprire su base annua una percentuale del fabbisogno termico per usi domestici fino a punte del 70-80%, mentre nel periodo estivo la copertura è pressoché totale.I sistemi termici sottovuoto sono la soluzione ideale poiché sfruttano in modo ottimale la quantità totale di radiazione solare prodotta dal collettore ogni giorno. Inoltre i raggi solari attraversano i tubi ad un angolo che è sempre perpendicolare alla loro superficie riducendo così le perdite per riflessione. I tubi di vetro sottovuoto sono la parte fondamentale del collettore solare con tubi sottovuoto. Questa tipologia di collettori a tubi sottovuoto offrono alti risultati in termini di efficienza e di prestazioni in giornate di tempo nuvoloso, ove il sole non irradia in modo particolare. Questo perché i tubi assorbono la frazione di raggi infrarossi che attraversano le nuvole. In presenza di vento e di basse temperature i collettori solari sottovuoto offrono prestazioni migliori se comparati ai collettori a lastra piana, dovuti alle proprietà d'isolamento del sottovuoto.

Gli impianti fotovoltaici per immissione in rete rappresentano dal punto di vista applicativo la soluzione ideale in quanto tutta l’energia generata dall’impianto viene comunque utilizzata: o direttamente dall’utente o immessa nella rete elettrica che costituisce quindi un sistema di accumulo infinito.
La mancanza di un sistema di accumulo locale consente inoltre di ridurre sia i costi iniziali sia quelli di esercizio (le batterie di accumulo dopo un certo numero di anni devono infatti essere sostituite).
Per comprendere meglio la logica con la quale funzionano gli impianti fotovoltaici per immissione in rete è utile fare riferimento al grafico che riporta il bilancio energetico di un impianto fotovoltaico per una tipica utenza residenziale.
Le barre verticali gialle rappresentano le quote di energia elettrica fornita dall’impianto fotovoltaico. Tale energia è proporzionale alla radiazione solare incidente e quindi segue un andamento con valori massimi nelle ore centrali della giornata.
Le barre rosse invece rappresentano le quote di energia elettrica richiesta dall’utenza presa come esempio. L’andamento dei consumi elettrici, pur essendo indicativo, evidenzia comunque una richiesta di energia elettrica concentrata nelle ore serali in cui l’impianto fotovoltaico non è in grado di erogare energia.
Quando l’energia elettrica richiesta è superiore a quella che l’impianto fotovoltaico è in grado di fornire, l’utenza preleva energia dalla rete.
D’altra parte quando l’energia elettrica richiesta è inferiore a quella disponibile, e quindi si verificano degli esuberi, l’energia elettrica prodotta dall’impianto fotovoltaico viene immessa in rete.