Ο ήλιος λάμπει στη διασταύρωση ημιαγωγού pn, σχηματίζοντας ένα νέο ζεύγος οπών-ηλεκτρονίων. Κάτω από τη δράση του ηλεκτρικού πεδίου στη διασταύρωση pn, η οπή ρέει από την περιοχή p στην περιοχή n και το ηλεκτρόνιο ρέει από την περιοχή n στην περιοχή p. Έτσι λειτουργούν τα φωτοβολταϊκά ηλιακά κύτταρα.
Η ηλιακή παραγωγή ενέργειας είναι δύο τρόποι παραγωγής ηλιακής ενέργειας, ο ένας είναι ο τρόπος μετατροπής φωτός-θερμότητας-ηλεκτρικής ενέργειας, ο άλλος είναι ο τρόπος άμεσης μετατροπής φωτός-ηλεκτρικής ενέργειας.
(1) η λειτουργία μετατροπής φωτός-θερμότητας-ηλεκτρισμού ΧΡΗΣΙΖΕΙ τη θερμική ενέργεια που παράγεται από την ηλιακή ακτινοβολία για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Γενικά, ο ηλιακός συλλέκτης μετατρέπει την ενέργεια θερμότητας που απορροφάται σε υδραυλικό ατμό και οδηγεί τον ατμοστρόβιλο για να παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Η προηγούμενη διαδικασία είναι η διαδικασία μετατροπής φωτός-θερμότητας. Η τελευταία διαδικασία είναι η θερμοηλεκτρική μετατροπή.
(2) η μέθοδος άμεσης μετατροπής φωτός-ηλεκτρισμού ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΕΙ το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο για να μετατρέψει άμεσα την ενέργεια ηλιακής ακτινοβολίας σε ηλεκτρική ενέργεια. Η βασική συσκευή μετατροπής φωτός-ηλεκτρισμού είναι η ηλιακή κυψέλη. Το ηλιακό στοιχείο είναι ένα είδος συσκευής που μετατρέπει άμεσα την ηλιακή ενέργεια φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια λόγω του φωτοβολταϊκού αποτελέσματος. Πρόκειται για φωτοδίοδο ημιαγωγού. Όταν το ηλιακό φως φτάσει στη φωτοδίοδο, η φωτοδίοδος θα αλλάξει την ηλιακή ενέργεια φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια και θα παράγει ρεύμα. Όταν πολλά κελιά συνδέονται σε σειρά ή παράλληλα, μπορούν να γίνουν ηλιακές συστοιχίες με σχετικά μεγάλη ισχύ εξόδου.
