Quan la llum solar brilla a la unió pn del semiconductor, es formen nous parells forat-electró. Sota l'acció del camp elèctric integrat de la unió pn, els forats flueixen de la regió n a la regió p i els electrons flueixen de la regió p a la regió n. Quan el circuit està connectat, es forma corrent. Aquest és el principi de funcionament de la cèl·lula solar d'efecte fotovoltaic.
Hi ha dues maneres de generar energia solar: una és el mètode de conversió llum-calor-electricitat i l'altra és el mètode de conversió directa llum-electricitat.
(1) El mètode de conversió llum-calor-electricitat genera electricitat utilitzant l'energia tèrmica generada per la radiació solar. En general, el col·lector solar converteix l'energia calorífica absorbida en vapor del fluid de treball, que després impulsa la turbina de vapor per generar electricitat. El primer procés és el procés de conversió llum-calor; l'últim procés és el procés de conversió calor-electricitat, que és el mateix que la generació d'energia tèrmica ordinària. Els desavantatges de la generació d'energia solar tèrmica són la baixa eficiència i l'alt cost. Es calcula que la seva inversió és almenys entre 5 i 10 vegades més cara que la de les centrals tèrmiques ordinàries.
(2) Mètode de conversió directa de llum-electricitat Aquest mètode utilitza l'efecte fotovoltaic per convertir directament l'energia de la radiació solar en energia elèctrica. El dispositiu bàsic per a la conversió llum-electricitat és la cèl·lula solar. Les cèl·lules solars són aparells que converteixen la llum solar directament en energia elèctrica a causa de l'efecte fotovoltaic. Són fotodíodes semiconductors. Quan la llum solar brilla sobre el fotodíode, el fotodíode converteix la llum solar en energia elèctrica i genera corrent. Quan moltes cèl·lules es connecten en sèrie o en paral·lel, poden formar una matriu de cèl·lules solars amb una potència de sortida relativament gran. Les cèl·lules solars són una nova font d'energia prometedora amb tres avantatges: permanència, neteja i flexibilitat. Les cèl·lules solars tenen una llarga vida útil. Mentre existeixi el sol, les cèl·lules solars es poden utilitzar durant molt de temps amb una inversió única. En comparació amb la generació d'energia tèrmica i la generació d'energia nuclear, les cèl·lules solars no causen contaminació ambiental.