نور خورشید به محل اتصال pn نیمه هادی می تابد تا جفت حفره-الکترون جدید تشکیل دهد. تحت عمل میدان الکتریکی پیوند pn، حفره ها از ناحیه p به ناحیه n و الکترون ها از ناحیه n به ناحیه p جریان می یابند. پس از روشن شدن مدار، جریانی ایجاد می شود. سلول های خورشیدی اثر فوتوالکتریک اینگونه کار می کنند.
دو روش برای تولید انرژی خورشیدی وجود دارد، یکی تبدیل نور به گرما به الکتریسیته و دیگری تبدیل مستقیم نور به الکتریسیته.
(1) روش تبدیل نور-گرما-الکتریسیته از انرژی حرارتی تولید شده توسط تابش خورشیدی برای تولید برق استفاده می کند. به طور کلی، کلکتور خورشیدی انرژی گرمایی جذب شده را به بخار متوسط تبدیل می کند و سپس توربین بخار را برای تولید برق به حرکت در می آورد. فرآیند اول یک فرآیند تبدیل نور به گرما است. فرآیند دوم یک فرآیند تبدیل گرما به برق است.
(2) روش تبدیل مستقیم نور به الکتریسیته از اثر فوتوالکتریک برای تبدیل مستقیم انرژی تابش خورشید به انرژی الکتریکی استفاده می کند. دستگاه اصلی برای تبدیل نور به الکتریسیته یک سلول خورشیدی است. سلول خورشیدی وسیله ای است که انرژی نور خورشید را به دلیل اثر فتوولتائیک به طور مستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. این یک دیود نوری نیمه هادی است. هنگامی که خورشید به دیود نوری می تابد، فتودیود انرژی نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند و جریان تولید می کند. هنگامی که بسیاری از باتری ها به صورت سری یا موازی متصل می شوند، می تواند به یک آرایه مربع سلول خورشیدی با توان خروجی نسبتاً زیاد تبدیل شود.