नए होल-इलेक्ट्रॉन जोड़े बनाने के लिए सेमीकंडक्टर pn जंक्शन पर सूर्य का प्रकाश चमकता है। पीएन जंक्शन विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत, छेद पी-क्षेत्र से एन-क्षेत्र में प्रवाहित होते हैं, और इलेक्ट्रॉन एन-क्षेत्र से पी-क्षेत्र में प्रवाहित होते हैं। सर्किट चालू होने के बाद, एक करंट बनता है। इस प्रकार फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव सौर सेल काम करते हैं।
सौर ऊर्जा उत्पादन के दो तरीके हैं, एक प्रकाश-ऊष्मा-बिजली रूपांतरण है, और दूसरा प्रकाश-बिजली प्रत्यक्ष रूपांतरण है।
(1) प्रकाश-ऊष्मा-बिजली रूपांतरण विधि बिजली उत्पन्न करने के लिए सौर विकिरण द्वारा उत्पन्न तापीय ऊर्जा का उपयोग करती है। आम तौर पर, सौर संग्राहक अवशोषित ऊष्मा ऊर्जा को कार्यशील माध्यम वाष्प में परिवर्तित करता है, और फिर बिजली उत्पन्न करने के लिए भाप टरबाइन को चलाता है। पूर्व की प्रक्रिया एक हल्की-से-गर्मी रूपांतरण प्रक्रिया है; बाद की प्रक्रिया गर्मी से बिजली रूपांतरण प्रक्रिया है।
(2) प्रकाश-से-बिजली प्रत्यक्ष रूपांतरण विधि सौर विकिरण ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करती है। प्रकाश-से-बिजली रूपांतरण के लिए मूल उपकरण एक सौर सेल है। सौर सेल एक ऐसा उपकरण है जो फोटोवोल्टिक प्रभाव के कारण सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। यह एक सेमीकंडक्टर फोटोडायोड है। जब सूर्य फोटोडायोड पर चमकता है, तो फोटोडायोड सूर्य की प्रकाश ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित कर देगा, जिससे करंट पैदा होगा। जब कई बैटरी श्रृंखला में या समानांतर में जुड़ी होती हैं, तो यह अपेक्षाकृत बड़ी आउटपुट पावर के साथ सौर सेल वर्ग सरणी बन सकती है।