Υπάρχουν δύο τρόποι παραγωγής ηλιακής ενέργειας, ο ένας είναι η ελαφριά μετατροπή ηλεκτρικής ενέργειας θερμότητας και ο άλλος η απευθείας μετατροπή ελαφρού ηλεκτρισμού.
1.Οπτική θερμική ηλεκτρική μετατροπή
Η λειτουργία μετατροπής ηλεκτρικής ενέργειας ελαφριάς θερμότητας χρησιμοποιεί τη θερμική ενέργεια που παράγεται από την ηλιακή ακτινοβολία για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Γενικά, ο ηλιακός συλλέκτης μετατρέπει την απορροφούμενη θερμική ενέργεια στον ατμό του μέσου εργασίας και στη συνέχεια οδηγεί τον ατμοστρόβιλο για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η πρώτη διαδικασία είναι η διαδικασία μετατροπής της ελαφριάς θερμότητας. Η τελευταία διαδικασία είναι η διαδικασία θερμικής ηλεκτρικής μετατροπής, η οποία είναι ίδια με τη συνηθισμένη παραγωγή θερμικής ενέργειας. Το μειονέκτημα της ηλιακής θερμικής παραγωγής ενέργειας είναι η χαμηλή απόδοση και το υψηλό κόστος. Υπολογίζεται ότι η επένδυσή της είναι τουλάχιστον 5 ~ 10 φορές υψηλότερη από αυτή των συνηθισμένων θερμοηλεκτρικών σταθμών. Ένας ηλιακός θερμοηλεκτρικός σταθμός ισχύος 1000 MW απαιτεί επένδυση 2-2,5 δισεκατομμυρίων $ ΗΠΑ, με μέση επένδυση $2000-2500 για 1 kW. Ως εκ τούτου, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο σε ειδικές περιπτώσεις σε μικρή κλίμακα και η χρήση σε μεγάλη κλίμακα δεν είναι οικονομική και δεν μπορεί να ανταγωνιστεί τους συνηθισμένους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς ή τους πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής.
2.Οπτική ηλεκτρική άμεση μετατροπή
Η παραγωγή ενέργειας από ηλιακά κύτταρα γίνεται σύμφωνα με τις φωτοηλεκτρικές ιδιότητες συγκεκριμένων υλικών. Το μαύρο σώμα (π. να παράγει ρεύμα. Όσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος και όσο μεγαλύτερη η συχνότητα των ακτίνων, τόσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια που έχουν. Για παράδειγμα, η ενέργεια των υπεριωδών ακτίνων είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή των υπέρυθρων ακτίνων. Ωστόσο, δεν μπορούν όλα τα μήκη κύματος της ενέργειας των ακτίνων να μετατραπούν σε ηλεκτρική ενέργεια. Αξίζει να σημειωθεί ότι το φωτοβολταϊκό φαινόμενο είναι ανεξάρτητο από την ένταση της ακτίνας. Το ρεύμα μπορεί να δημιουργηθεί μόνο όταν η συχνότητα φτάσει ή υπερβεί το όριο που μπορεί να παράγει φωτοβολταϊκό φαινόμενο. Το μέγιστο μήκος κύματος του φωτός που μπορεί να κάνει τον ημιαγωγό να παράγει φωτοβολταϊκό φαινόμενο σχετίζεται με το πλάτος του διακένου ζώνης του ημιαγωγού. Για παράδειγμα, το πλάτος του διακένου ζώνης του κρυσταλλικού πυριτίου είναι περίπου 1,155ev σε θερμοκρασία δωματίου. Επομένως, το φως με μήκος κύματος μικρότερο από 1100nm μπορεί να κάνει το κρυσταλλικό πυρίτιο να παράγει φωτοβολταϊκό φαινόμενο. Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ηλιακά κύτταρα είναι μια ανανεώσιμη και φιλική προς το περιβάλλον μέθοδος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία δεν θα παράγει αέρια θερμοκηπίου όπως το διοξείδιο του άνθρακα κατά τη διαδικασία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και δεν θα μολύνει το περιβάλλον. Ανάλογα με τα υλικά παραγωγής, χωρίζεται σε μπαταρίες ημιαγωγών με βάση το πυρίτιο, μπαταρίες λεπτής μεμβράνης CdTe, μπαταρίες λεπτής μεμβράνης CIGS, μπαταρίες λεπτής μεμβράνης ευαισθητοποιημένες με βαφή, μπαταρίες οργανικού υλικού κ.λπ. και κύτταρα λεπτής μεμβράνης άμορφου πυριτίου. Η πιο σημαντική παράμετρος για τα ηλιακά κύτταρα είναι η απόδοση μετατροπής. Μεταξύ των ηλιακών κυψελών με βάση το πυρίτιο που αναπτύχθηκαν στο εργαστήριο, η απόδοση των κυψελών μονοκρυσταλλικού πυριτίου είναι 25,0 τοις εκατό, η απόδοση των κυψελών πολυκρυσταλλικού πυριτίου είναι 20,4 τοις εκατό, η απόδοση των κυττάρων λεπτής μεμβράνης CIGS είναι 19,6 τοις εκατό, η απόδοση των κυττάρων C είναι 16,7 τοις εκατό και η απόδοση των κυττάρων λεπτής μεμβράνης άμορφου πυριτίου (άμορφο πυρίτιο) είναι 10,1 τοις εκατό
