Fotoćelija je bilo koji od širokog raspona senzora koji reagiraju na temelju prisutnosti svjetlosti ili elektromagnetske energije. Mogu se naći u mnogo različitih oblika, od solarnih panela koji koriste svjetlost za generiranje električne energije, do fotootpornika, koji se mijenjaju u otporu ovisno o tome koliko je svjetla prisutno. Ovaj uređaj jedan je od najvažnijih modernih napretka, koji omogućuje stvaranje čitavog niza novih tehnologija.
Jedna od najčešćih vrsta fotoćelija je fotootpornik, uređaj izrađen od poluvodiča visokog otpora. Kada dovoljno svjetla udari u poluvodič, on apsorbira fotone tako da elektroni koji su već prisutni imaju dovoljno energije za provođenje, smanjujući otpor. Fotootpornik može biti ili unutarnji, kao što su oni napravljeni od silicija, u kojem slučaju će mu biti potrebna prilična količina svjetlosti da bi se smanjio otpor, ili vanjski, s dodanom dopantom kako bi se smanjila količina energije potrebna za pokretanje reakcije, što vrlo su osjetljivi.
Fotootpornici se koriste u svim vrstama stvari koje moraju na neki način reagirati na svjetlost. Neki zasloni, poput onih u satovima, mogu uključivati fotootpornik kako bi lice bilo čitljivo ili da bi svijetlilo kada je mrak. Mnoge ulične svjetiljke uključuju ih kako bi se osiguralo da se automatski pale kada svjetlo postane dovoljno slabo. Noćne svjetiljke, kakve mnogi drže u kupaonici, također sadrže ovu vrstu senzora tako da se pale samo kada je mrak. Mjerač svjetla koji se nalazi u većini modernih fotoaparata također je obično fotootpornik, koji pomaže pri mjerenju količine svjetlosti koja dopire do objektiva kako bi pomogao fotografu da izračuna koju brzinu zatvarača i otvor blende treba koristiti.
Još jedan široko rasprostranjen oblik fotoćelije poznat je kao fotonaponska ćelija ili solarna ćelija. Oni koriste fotonaponski efekt, gdje se elektroni oslobađaju kada elektromagnetsko zračenje udari u površinu, za proizvodnju električne energije. Ta se električna energija tada općenito pohranjuje u baterijskom sustavu i može se koristiti kao izvor obnovljive energije.
Neke druge vrste više se usredotočuju na mjerenje određenih vrsta energije. Optički detektori, na primjer, djeluju kao napredni termometri: oni upijaju elektromagnetsko zračenje i reagiraju na povećanje energije na određene načine koji mogu točno odrediti povećanje temperature okoline ili jednostavno izmjeriti koliko svjetlosti pada na površinu. Drugi, poznati kao kriogeni detektori, toliko su osjetljivi da se mogu koristiti za detekciju prisutnosti jednog malog elektromagnetskog zračenja, kao što je jedna X-zraka ili jedan infracrveni foton.
Jedna od najosnovnijih vrsta je kemijska fotoćelija. Ovaj tip se nalazi u nedigitalnom fotoaparatu u obliku fotografske ploče, gdje svjetlost koja udari u ploču uzrokuje da se molekula srebrnog halogenida podijeli na atom halogena i metalni atom srebra, koji se zatim može koristiti za stvaranje slike . Umjesto toga, moderne kamere koriste uređaje s nabojom, koji su druga vrsta fotoćelija, kako bi postigli isti rezultat prijenosom električnog naboja umjesto cijepanjem srebra.