Quando a luz solar brilha na junção pn do semicondutor, novos pares de elétrons-buracos são formados. Sob a ação do campo elétrico embutido da junção pn, os buracos fluem da região n para a região p, e os elétrons fluem da região p para a região n. Quando o circuito é conectado, a corrente é formada. Este é o princípio de funcionamento da célula solar de efeito fotovoltaico.
Existem duas maneiras de gerar energia solar: uma é o método de conversão de luz-calor-eletricidade, e a outra é o método de conversão direta de luz-eletricidade.
(1) O método de conversão de luz-calor-eletricidade gera eletricidade utilizando a energia térmica gerada pela radiação solar. Geralmente, o coletor solar converte a energia térmica absorvida em vapor do fluido de trabalho, que então aciona a turbina a vapor para gerar eletricidade. O primeiro processo é o processo de conversão de luz-calor; o último processo é o processo de conversão de calor-eletricidade, que é o mesmo que a geração de energia térmica comum. As desvantagens da geração de energia térmica solar são baixa eficiência e alto custo. Estima-se que seu investimento seja pelo menos 5 a 10 vezes mais caro do que o de usinas térmicas comuns.
(2) Método de conversão direta de luz-eletricidade Este método usa o efeito fotovoltaico para converter diretamente a energia da radiação solar em energia elétrica. O dispositivo básico para conversão de luz-eletricidade é a célula solar. As células solares são dispositivos que convertem a luz solar diretamente em energia elétrica devido ao efeito fotovoltaico. São fotodiodos semicondutores. Quando a luz solar incide sobre o fotodiodo, o fotodiodo converte a luz solar em energia elétrica e gera corrente. Quando muitas células são conectadas em série ou em paralelo, elas podem formar uma matriz de células solares com potência de saída relativamente grande. As células solares são uma nova fonte de energia promissora com três vantagens: permanência, limpeza e flexibilidade. As células solares têm uma longa vida útil. Enquanto o sol existir, as células solares podem ser usadas por um longo tempo com um investimento único. Comparadas com a geração de energia térmica e a geração de energia nuclear, as células solares não causam poluição ambiental.