Când lumina soarelui strălucește pe joncțiunea semiconductoare pn, se formează noi perechi gaură-electron. Sub acțiunea câmpului electric încorporat al joncțiunii pn, găurile curg din regiunea n în regiunea p, iar electronii curg din regiunea p în regiunea n. Când circuitul este conectat, se formează curent. Acesta este principiul de funcționare al celulei solare cu efect fotovoltaic.
Există două moduri de a genera energie solară: una este metoda de conversie lumină-căldură-electricitate, iar cealaltă este metoda de conversie directă lumină-electricitate.
(1) Metoda de conversie lumină-căldură-electricitate generează energie electrică prin utilizarea energiei termice generate de radiația solară. În general, colectorul solar transformă energia termică absorbită în abur din fluidul de lucru, care apoi antrenează turbina cu abur pentru a genera electricitate. Primul proces este procesul de conversie lumină-căldură; cel din urmă proces este procesul de conversie a căldurii-electricitate, care este același cu generarea obișnuită de energie termică. Dezavantajele generării de energie solară termică sunt eficiența scăzută și costul ridicat. Se estimează că investiția sa este de cel puțin 5 până la 10 ori mai scumpă decât cea a centralelor termice obișnuite.
(2) Metoda de conversie directă lumină-electricitate Această metodă utilizează efectul fotovoltaic pentru a converti direct energia radiației solare în energie electrică. Dispozitivul de bază pentru conversia lumină-electricitate este celula solară. Celulele solare sunt dispozitive care transformă lumina solară direct în energie electrică datorită efectului fotovoltaic. Sunt fotodiode semiconductoare. Când lumina soarelui strălucește pe fotodiodă, fotodioda transformă lumina solară în energie electrică și generează curent. Atunci când multe celule sunt conectate în serie sau în paralel, ele pot forma o matrice de celule solare cu putere de ieșire relativ mare. Celulele solare sunt o nouă sursă de energie promițătoare, cu trei avantaje: permanență, curățenie și flexibilitate. Celulele solare au o durată de viață lungă. Atâta timp cât soarele există, celulele solare pot fi folosite pentru o lungă perioadă de timp cu o investiție unică. În comparație cu generarea de energie termică și generarea de energie nucleară, celulele solare nu provoacă poluare a mediului.