Када сунчева светлост сија на полупроводнички пн спој, формирају се нови парови рупа-електрон. Под дејством уграђеног електричног поља пн споја, рупе теку из н региона у п област, а електрони из п региона у н регион. Када се коло повеже, формира се струја. Ово је принцип рада соларне ћелије са фотонапонским ефектом.
Постоје два начина за генерисање соларне енергије: један је метода конверзије светлост-топлота-електрична енергија, а други је метода директне конверзије светлост-електрична енергија.
(1) Метода конверзије светлост-топлота-електрична енергија производи електричну енергију коришћењем топлотне енергије коју генерише сунчево зрачење. Генерално, соларни колектор претвара апсорбовану топлотну енергију у пару радног флуида, која затим покреће парну турбину да производи електричну енергију. Први процес је процес конверзије светлости у топлоту; последњи процес је процес конверзије топлоте у електричну енергију, који је исти као и обична производња топлотне енергије. Недостаци соларне топлотне енергије су ниска ефикасност и висока цена. Процењује се да је његова инвестиција најмање 5 до 10 пута скупља од улагања обичних термоелектрана.
(2) Метода директне конверзије светлости у електричну енергију Ова метода користи фотонапонски ефекат за директно претварање енергије сунчевог зрачења у електричну енергију. Основни уређај за конверзију светлости у електричну енергију је соларна ћелија. Соларне ћелије су уређаји који претварају сунчеву светлост директно у електричну енергију због фотонапонског ефекта. То су полупроводничке фотодиоде. Када сунчева светлост сија на фотодиоду, фотодиода претвара сунчеву светлост у електричну енергију и генерише струју. Када су многе ћелије повезане серијски или паралелно, оне могу формирати низ соларних ћелија са релативно великом излазном снагом. Соларне ћелије су обећавајући нови извор енергије са три предности: трајност, чистоћа и флексибилност. Соларне ћелије имају дуг животни век. Све док сунце постоји, соларне ћелије се могу користити дуго времена уз једнократну инвестицију. У поређењу са производњом топлотне и нуклеарне енергије, соларне ћелије не изазивају загађење животне средине.