Kad saules gaisma apspīd pusvadītāju pn krustojumu, veidojas jauni caurumu-elektronu pāri. Pn krustojuma iebūvētā elektriskā lauka ietekmē caurumi plūst no n apgabala uz p apgabalu, un elektroni plūst no p apgabala uz n apgabalu. Kad ķēde ir pievienota, veidojas strāva. Tas ir fotoelektriskā efekta saules baterijas darbības princips.
Ir divi veidi, kā radīt saules enerģiju: viens ir gaismas-siltuma-elektrības pārveidošanas metode, bet otrs ir tiešās gaismas-elektrības pārveidošanas metode.
(1) Ar gaismas-siltuma-elektrības pārveidošanas metodi elektroenerģiju ražo, izmantojot saules starojuma radīto siltumenerģiju. Parasti saules kolektors absorbēto siltumenerģiju pārvērš darba šķidruma tvaikā, kas pēc tam virza tvaika turbīnu, lai ražotu elektroenerģiju. Iepriekšējais process ir gaismas-siltuma pārveides process; pēdējais process ir siltumenerģijas pārveidošanas process, kas ir tāds pats kā parastā siltumenerģijas ražošana. Saules siltumenerģijas ražošanas trūkumi ir zemā efektivitāte un augstās izmaksas. Tiek lēsts, ka tās investīcijas ir vismaz 5 līdz 10 reizes dārgākas nekā parastajām termoelektrostacijām.
(2) Tiešās gaismas un elektroenerģijas pārveidošanas metode Šajā metodē tiek izmantots fotoelektriskais efekts, lai tieši pārvērstu saules starojuma enerģiju elektroenerģijā. Pamatierīce gaismas elektrības pārveidošanai ir saules baterija. Saules baterijas ir ierīces, kas saules gaismu tieši pārvērš elektriskajā enerģijā fotoelektriskā efekta dēļ. Tās ir pusvadītāju fotodiodes. Kad saules gaisma apspīd fotodiodu, fotodiode pārvērš saules gaismu elektroenerģijā un ģenerē strāvu. Ja daudzas šūnas ir savienotas virknē vai paralēli, tās var veidot saules bateriju masīvu ar salīdzinoši lielu izejas jaudu. Saules baterijas ir daudzsološs jauns enerģijas avots ar trim priekšrocībām: pastāvīgums, tīrība un elastība. Saules baterijām ir ilgs kalpošanas laiks. Kamēr pastāv saule, ar vienreizēju ieguldījumu saules baterijas var izmantot ilgu laiku. Salīdzinot ar siltumenerģijas ražošanu un kodolenerģijas ražošanu, saules baterijas neizraisa vides piesārņojumu.