Saulės šviesa apšviečia puslaidininkio pn sandūrą ir sudaro naujas skylės-elektronų poras. Veikiant pn sandūros elektriniam laukui, skylės teka iš p srities į n sritį, o elektronai iš n srities į p sritį. Įjungus grandinę susidaro srovė. Taip veikia fotoelektrinio efekto saulės elementai.
Yra du saulės energijos gamybos būdai: vienas yra šviesos-šilumos-elektros konvertavimas, o kitas - tiesioginis šviesos-elektros konvertavimas.
(1) Taikant šviesos-šilumos-elektros konvertavimo metodą elektrai gaminti naudojama saulės spinduliuotės sukurta šiluminė energija. Paprastai saulės kolektorius paverčia sugertą šilumos energiją į darbinės terpės garus, o tada varo garo turbiną, kad generuotų elektrą. Pirmasis procesas yra šviesos ir šilumos konversijos procesas; pastarasis procesas yra šilumos konvertavimo į elektrą procesas.
(2) Taikant tiesioginio šviesos konvertavimo į elektrą metodą naudojamas fotoelektrinis efektas, kad saulės spinduliuotės energija būtų tiesiogiai paverčiama elektros energija. Pagrindinis šviesos į elektrą konvertavimo įrenginys yra saulės elementas. Saulės elementas yra prietaisas, kuris dėl fotovoltinio efekto saulės energiją tiesiogiai paverčia elektros energija. Tai puslaidininkinis fotodiodas. Kai ant fotodiodo šviečia saulė, fotodiodas saulės šviesos energiją pavers elektros energija, generuodamas srovę. Kai daug baterijų yra prijungta nuosekliai arba lygiagrečiai, ji gali tapti saulės elementų kvadratu, turinčiu palyginti didelę išėjimo galią.