תוצא פוטו-חשמלי, העברת אנרגיה לאלקטרונים בעקבות פגיעת אור או סוגים אחרים של קרינה אלקטרומגנטית בחומר. אנרגיית הקרינה מביאה לידי עירור של האלקטרונים, משום שהפוטונים פוגעים בהם מאיצים את תנועתם. הדבר מביא להינתקות אלקטרונים מפני השטח של החומר שפגעה בו הקרינה.
תוצאות הניסויים הראשונים בתוצאים פוטו-חשמליים לא תאמו את עקרונות הפיסיקה הקלסית. ב-1905 נתן אלברט איינשטיין את הסברו המהפכני לתהליך, ובכך פרץ את הדרך לתורת הקוונטים. הסברו של איינשטיין סתר את המוסכמות שהיו מקובלות על הפיסיקאים באותה עת, וההתנגדות לו היתה עזה. ביסוד ההסבר מונח טיבו השניוני (דוּאָלי) של האור - היכולת לייחס לו לפי הצורך תכונות של חלקיק או של גל.
יש המשתמשים במונח "תוצא פוטו-חשמלי" לתיאור שתי תופעות קרובות לזו...