Когато слънчевата светлина свети върху полупроводниковия pn преход, се образуват нови двойки дупка-електрон. Под действието на вграденото електрическо поле на pn-прехода дупките преминават от n-областта към p-областта, а електроните преминават от p-областта към n-областта. Когато веригата е свързана, се образува ток. Това е принципът на работа на слънчевата клетка с фотоволтаичен ефект.
Има два начина за генериране на слънчева енергия: единият е методът на преобразуване на светлина-топлина-електричество, а другият е методът на директно преобразуване на светлина-електричество.
(1) Методът за преобразуване на светлина-топлина-електричество генерира електричество чрез използване на топлинната енергия, генерирана от слънчевата радиация. Обикновено слънчевият колектор преобразува абсорбираната топлинна енергия в пара на работната течност, която след това задвижва парната турбина за генериране на електричество. Първият процес е процесът на преобразуване на светлината и топлината; последният процес е процес на преобразуване на топлина-електричество, който е същият като обикновеното производство на топлинна енергия. Недостатъците на производството на слънчева топлинна енергия са ниската ефективност и високата цена. Смята се, че инвестицията му е поне 5 до 10 пъти по-скъпа от тази на обикновените ТЕЦ.
(2) Метод на директно преобразуване на светлина в електричество Този метод използва фотоволтаичния ефект за директно преобразуване на енергията на слънчевата радиация в електрическа енергия. Основното устройство за преобразуване на светлина в електричество е слънчевата клетка. Слънчевите клетки са устройства, които преобразуват слънчевата светлина директно в електрическа енергия благодарение на фотоволтаичния ефект. Те са полупроводникови фотодиоди. Когато слънчевата светлина свети върху фотодиода, фотодиодът преобразува слънчевата светлина в електрическа енергия и генерира ток. Когато много клетки са свързани последователно или паралелно, те могат да образуват масив от слънчеви клетки с относително голяма изходна мощност. Слънчевите клетки са обещаващ нов източник на енергия с три предимства: постоянство, чистота и гъвкавост. Слънчевите клетки имат дълъг живот. Докато слънцето съществува, соларните клетки могат да се използват дълго време с еднократна инвестиция. В сравнение с производството на топлинна енергия и производството на ядрена енергия, слънчевите клетки не причиняват замърсяване на околната среда.