Sunčeva svjetlost obasjava pn spoj poluvodiča i stvara nove parove šupljina-elektron. Pod djelovanjem električnog polja pn spoja, šupljine teku iz p-područja u n-područje, a elektroni teku iz n-područja u p-područje. Nakon što se krug uključi, stvara se struja. Ovako rade solarne ćelije s fotoelektričnim učinkom.
Postoje dva načina proizvodnje solarne energije, jedan je pretvorba svjetlost-toplina-električna energija, a drugi izravna pretvorba svjetlost-električna energija.
(1) Metoda pretvorbe svjetlost-toplina-električna energija koristi toplinsku energiju generiranu sunčevim zračenjem za proizvodnju električne energije. Općenito, solarni kolektor pretvara apsorbiranu toplinsku energiju u paru radnog medija, a zatim pokreće parnu turbinu za proizvodnju električne energije. Prvi proces je proces pretvorbe svjetlosti u toplinu; potonji proces je proces pretvorbe topline u električnu energiju.
(2) Metoda izravne pretvorbe svjetlosti u električnu energiju koristi fotoelektrični učinak za izravnu pretvorbu energije sunčevog zračenja u električnu energiju. Osnovni uređaj za pretvorbu svjetlosti u električnu energiju je solarna ćelija. Solarna ćelija je uređaj koji energiju sunčeve svjetlosti pretvara izravno u električnu energiju zahvaljujući fotonaponskom efektu. To je poluvodička fotodioda. Kada sunce obasja fotodiodu, fotodioda će pretvoriti sunčevu svjetlosnu energiju u električnu energiju, generirajući struju. Kada se mnoge baterije povežu u seriju ili paralelno, to može postati kvadratni niz solarnih ćelija s relativno velikom izlaznom snagom.