Kui päikesevalgus paistab pooljuhtide pn-siirdele, tekivad uued auk-elektron paarid. Pn-siirde sisseehitatud elektrivälja toimel voolavad augud n piirkonnast p piirkonda ja elektronid p piirkonnast n piirkonda. Kui ahel on ühendatud, moodustub vool. See on fotogalvaanilise efektiga päikesepatarei tööpõhimõte.
Päikeseenergia tootmiseks on kaks võimalust: üks on valguse-soojus-elektri muundamise meetod ja teine on otsene valgus-elektri muundamise meetod.
(1) Valgus-soojus-elektri muundamise meetodil toodetakse elektrit, kasutades ära päikesekiirguse tekitatud soojusenergiat. Üldiselt muudab päikesekollektor neeldunud soojusenergia töövedeliku auruks, mis seejärel juhib auruturbiini elektrit tootma. Esimene protsess on valgus-soojusmuundamisprotsess; viimane protsess on soojus-elektri muundamise protsess, mis on sama, mis tavaline soojusenergia tootmine. Päikese soojusenergia tootmise puudused on madal efektiivsus ja kõrge hind. Hinnanguliselt on selle investeering tavaliste soojuselektrijaamade omast vähemalt 5–10 korda kallim.
(2) Otsese valguse-elektri muundamise meetod See meetod kasutab päikesekiirguse energia otseseks muundamiseks elektrienergiaks fotogalvaanilist efekti. Valgus-elektri muundamise põhiseade on päikesepatarei. Päikesepatareid on seadmed, mis muudavad päikesevalguse fotogalvaanilise efekti tõttu otse elektrienergiaks. Need on pooljuhtfotodioodid. Kui päikesevalgus paistab fotodioodile, muudab fotodiood päikesevalguse elektrienergiaks ja genereerib voolu. Kui palju elemente on ühendatud järjestikku või paralleelselt, võivad need moodustada suhteliselt suure väljundvõimsusega päikesepatareide massiivi. Päikesepatareid on paljutõotav uus toiteallikas, millel on kolm eelist: püsivus, puhtus ja paindlikkus. Päikesepatareidel on pikk eluiga. Kuni päike on olemas, saab ühekordse investeeringuga päikesepatareisid kasutada pikka aega. Võrreldes soojus- ja tuumaenergia tootmisega ei põhjusta päikesepatareid keskkonnareostust.