Sončna svetloba sije na polprevodniški pn spoj, da tvori nove pare luknja-elektron. Pod delovanjem električnega polja pn spoja luknje tečejo iz p-regije v n-regijo, elektroni pa iz n-regije v p-regijo. Po vklopu vezja nastane tok. Tako delujejo sončne celice s fotoelektričnim učinkom.
Obstajata dva načina pridobivanja sončne energije, eden je pretvorba svetlobe-toplote-elektrike, drugi pa neposredna pretvorba svetlobe-elektrike.
(1) Metoda pretvorbe svetlobe-toplote-elektrika uporablja toplotno energijo, ki jo ustvari sončno sevanje, za proizvodnjo električne energije. Na splošno sončni kolektor pretvori absorbirano toplotno energijo v paro delovnega medija in nato poganja parno turbino za proizvodnjo električne energije. Prvi postopek je proces pretvorbe svetlobe v toploto; slednji proces je proces pretvorbe toplote v električno energijo.
(2) Metoda neposredne pretvorbe svetlobe v električno energijo uporablja fotoelektrični učinek za neposredno pretvorbo energije sončnega sevanja v električno energijo. Osnovna naprava za pretvorbo svetlobe v električno energijo je sončna celica. Sončna celica je naprava, ki zaradi fotovoltaičnega učinka pretvarja energijo sončne svetlobe neposredno v električno. Je polprevodniška fotodioda. Ko sonce posije na fotodiodo, bo fotodioda pretvorila sončno svetlobno energijo v električno energijo in tako ustvarila tok. Ko je veliko baterij povezanih zaporedno ali vzporedno, lahko postane kvadratni niz sončnih celic z relativno veliko izhodno močjo.