Сонячне світло потрапляє на pn-перехід напівпровідника, утворюючи нові пари дірок-електрон. Під дією електричного поля pn-переходу дірки перетікають з p-області в n-область, а електрони — з n-області в p-область. Після вмикання кола утворюється струм. Так працюють сонячні елементи з фотоелектричним ефектом.
Існує два способи виробництва сонячної енергії: один — це перетворення світло-тепло-електрика, а інший — пряме перетворення світла-електрики.
(1) Метод перетворення світло-тепло-електрика використовує теплову енергію, вироблену сонячним випромінюванням, для виробництва електроенергії. Як правило, сонячний колектор перетворює поглинену теплову енергію в пару робочого середовища, а потім приводить в рух парову турбіну для виробництва електроенергії. Перший процес є процесом перетворення світла в тепло; останній процес є процесом перетворення тепла в електроенергію.
(2) Метод прямого перетворення світла в електрику використовує фотоелектричний ефект для прямого перетворення енергії сонячного випромінювання в електричну енергію. Основним пристроєм для перетворення світла в електрику є сонячна батарея. Сонячна батарея - це пристрій, який перетворює енергію сонячного світла безпосередньо в електричну за рахунок фотоелектричного ефекту. Це напівпровідниковий фотодіод. Коли сонце світить на фотодіод, фотодіод перетворює світлову енергію сонця в електричну енергію, генеруючи струм. Коли багато батарей з’єднані послідовно або паралельно, це може стати квадратним масивом сонячних елементів з відносно великою вихідною потужністю.