Ringkasnya, prinsip kerja sel suria adalah berdasarkan kesan fotoelektrik semikonduktor. Apabila cahaya matahari bersinar pada bahan semikonduktor, tenaga foton diserap oleh bahan, elektron menarik untuk melompat dari jalur valens ke jalur pengaliran. Proses ini menghasilkan pasangan lubang-elektron. Elektron dan lubang ini menjalani satu siri pergerakan kompleks di dalam sel, akhirnya dikumpulkan dan ditukar kepada output tenaga elektrik.
Secara khusus, penyerapan cahaya adalah titik permulaan untuk operasi sel suria. Selepas atom dalam bahan semikonduktor menyerap tenaga foton, jika tenaga foton melebihi jurang jalur semikonduktor, elektron dalam jalur valens akan melompat ke jalur pengaliran, meninggalkan lubang di belakang, sekali gus membentuk pasangan lubang-elektron. Mengambil silikon sebagai contoh, jurang jalurnya adalah lebih kurang 1.12 eV, bermakna apabila tenaga foton lebih besar daripada nilai ini, elektron dalam silikon boleh menyerap tenaga dan melompat.
Seterusnya ialah pembentukan medan elektrik-terbina. Pada antara muka antara semikonduktor jenis P-dan N{3}}, disebabkan oleh perbezaan kepekatan pembawa antara kedua-dua semikonduktor, medan elektrik terbina-dijana. Arah medan elektrik ini adalah daripada semikonduktor jenis N-ke semikonduktor jenis P-, memainkan peranan penting dalam pemisahan pasangan lubang-elektron.
Dalam peringkat pemisahan cas dan pengangkutan, pasangan lubang-elektron yang dihasilkan di bawah penyinaran cahaya dipisahkan dengan berkesan oleh medan elektrik-yang terbina. Elektron ditolak ke arah bahagian semikonduktor jenis N-, manakala lubang ditolak ke arah bahagian semikonduktor jenis P-, sekali gus bergerak ke arah dua hujung sel masing-masing. Pembawa cas ini mengalir melalui jalur pengaliran dan valens semikonduktor, melalui litar luar, ke beban, membentuk arus.
Akhirnya, terdapat peringkat output kuasa. Apabila sel suria disambungkan kepada beban luaran (seperti perintang atau perkakas), aliran pembawa cas ini dalam litar luaran memberikan kuasa kepada beban. Voltan keluaran dan arus sel suria dipengaruhi oleh pelbagai faktor, termasuk sifat bahan semikonduktor, keamatan cahaya, dan suhu.
Keamatan cahaya berkait rapat dengan arus keluaran. Apabila keamatan cahaya meningkat, bilangan pasangan lubang-elektron yang dihasilkan oleh sel suria meningkat, membawa kepada peningkatan arus keluaran. Walau bagaimanapun, perubahan suhu juga menjejaskan prestasi sel suria. Apabila suhu meningkat, kekonduksian bahan semikonduktor secara beransur-ansur berkurangan, yang sedikit sebanyak menjejaskan magnitud voltan dan arus keluaran.