תא פוטו-וולטאי הוא מכשיר מוליכים למחצה עם מאפייני המרת אור וחשמל. היא ממירה ישירות אנרגיית קרינת שמש לזרם ישר והיא היחידה הבסיסית ביותר של ייצור חשמל פוטו-וולטאי. יסודות (כגון זרחן או בורון וכו'), ובכך גורמים לחוסר איזון קבוע במטען המולקולרי של החומר, יוצרים חומר מוליך למחצה בעל תכונות חשמליות מיוחדות, וניתן ליצור מטענים חופשיים במוליך למחצה עם תכונות חשמליות מיוחדות באור השמש.
מטענים חופשיים אלו תנועה כיוונית והצטברות, ובכך מייצרים חשמל כאשר שני קצוותיו סגורים, תופעה זו נקראת "אפקט פוטו-וולטאי" או בקיצור אפקט פוטו-וולטאי.
