Postoje dva načina proizvodnje solarne energije, jedan je pretvorba električne energije topline svjetlosti, a drugi izravna pretvorba električne energije svjetlosti.
1.Optička toplinska električna pretvorba
Način pretvorbe svjetlosti i topline u električnu energiju koristi toplinsku energiju generiranu sunčevim zračenjem za proizvodnju električne energije. Općenito, solarni kolektor pretvara apsorbiranu toplinsku energiju u paru radnog medija, a zatim pokreće parnu turbinu za proizvodnju električne energije. Prvi proces je proces svjetlosne pretvorbe topline; Potonji proces je proces toplinske električne pretvorbe, koji je isti kao obična proizvodnja toplinske energije. Nedostatak solarne toplinske energije je niska učinkovitost i visoka cijena. Procjenjuje se da je njezino ulaganje najmanje 5 do 10 puta veće od ulaganja u obične termoelektrane. Solarna termoelektrana od 1000 MW zahtijeva ulaganje od 2-2,5 milijardi USD, s prosječnim ulaganjem od 2000-2500 USD za 1 kW. Stoga se može koristiti samo u posebnim prilikama u malom opsegu, a veliko korištenje nije ekonomično i ne može se natjecati s običnim termoelektranama ili nuklearnim elektranama.
2. Optička električna izravna pretvorba
Proizvodnja energije solarnih ćelija je napravljena prema fotoelektričnim svojstvima specifičnih materijala. Crno tijelo (kao što je sunce) zrači elektromagnetske valove različitih valnih duljina (koje odgovaraju različitim frekvencijama), kao što su infracrveno, ultraljubičasto, vidljivo svjetlo, itd. Kada ove zrake zrače na različitim vodičima ili poluvodičima, fotoni stupaju u interakciju sa slobodnim elektronima u vodičima ili poluvodičima proizvoditi struju. Što je valna duljina kraća i veća frekvencija zraka, to je njihova energija veća. Na primjer, energija ultraljubičastih zraka mnogo je veća od energije infracrvenih zraka. Međutim, ne mogu se sve valne duljine energije zraka pretvoriti u električnu energiju. Vrijedno je napomenuti da je fotonaponski učinak neovisan o intenzitetu zrake. Struja se može generirati samo kada frekvencija dosegne ili premaši prag koji može proizvesti fotonaponski učinak. Maksimalna valna duljina svjetlosti koja može izazvati fotonaponski učinak poluvodiča povezana je sa širinom zabranjenog pojasa poluvodiča. Na primjer, širina zabranjenog pojasa kristalnog silicija je oko 1,155 ev na sobnoj temperaturi. Stoga, svjetlost valne duljine manje od 1100nm može izazvati fotonaponski učinak kristalnog silicija. Proizvodnja energije solarnim ćelijama obnovljiva je i ekološki prihvatljiva metoda proizvodnje električne energije, koja neće proizvoditi stakleničke plinove kao što je ugljični dioksid tijekom procesa proizvodnje električne energije i neće zagađivati okoliš. Prema proizvodnom materijalu, dijeli se na poluvodičke baterije na bazi silicija, CdTe tankoslojne baterije, CIGS tankoslojne baterije, tankoslojne baterije osjetljive na boju, baterije od organskog materijala itd. Silikonske ćelije dijele se na monokristalne ćelije, polikristalne ćelije i ćelije tankog filma amorfnog silicija. Najvažniji parametar za solarne ćelije je učinkovitost pretvorbe. Među solarnim ćelijama na bazi silicija razvijenim u laboratoriju, učinkovitost monokristalnih silicijskih ćelija je 25,0 posto, učinkovitost polikristalnih silicijskih ćelija je 20,4 posto, učinkovitost CIGS tankoslojnih ćelija je 19,6 posto, učinkovitost CdTe tankoslojnih ćelija iznosi 16,7 posto, a učinkovitost tankoslojnih ćelija od amorfnog silicija (amorfni silicij) iznosi 10,1 posto
