Güneş ışığı, yeni delik-elektron çiftleri oluşturmak için yarı iletken pn bağlantısında parlar. pn bağlantı elektrik alanının etkisi altında, delikler p bölgesinden n bölgesine akar ve elektronlar n bölgesinden p bölgesine akar. Devre açıldıktan sonra bir akım oluşur. Fotoelektrik etkili güneş pilleri bu şekilde çalışır.
Güneş enerjisi üretiminin iki yolu vardır, biri ışık-ısı-elektrik dönüşümü, diğeri ise ışık-elektrik doğrudan dönüşümü.
(1) Işık-ısı-elektrik dönüştürme yöntemi, elektrik üretmek için güneş radyasyonu tarafından üretilen termal enerjiyi kullanır. Genel olarak, güneş kollektörü emilen ısı enerjisini çalışma ortamı buharına dönüştürür ve daha sonra elektrik üretmek için buhar türbinini çalıştırır. İlk işlem, ışığı ısıya dönüştürme işlemidir; ikinci işlem, ısıdan elektriğe dönüştürme işlemidir.
(2) Işıktan elektriğe doğrudan dönüştürme yöntemi, güneş radyasyonu enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştürmek için fotoelektrik etkiyi kullanır. Işıktan elektriğe dönüşüm için temel cihaz bir güneş pilidir. Bir güneş pili, fotovoltaik etki nedeniyle güneş ışığı enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren bir cihazdır. Yarı iletken bir fotodiyottur. Güneş fotodiyot üzerine parladığında, fotodiyot güneşin ışık enerjisini elektrik enerjisine çevirerek akım üretecektir. Birçok pil seri veya paralel olarak bağlandığında, nispeten büyük çıkış gücüne sahip bir güneş pili kare dizisi haline gelebilir.