Güneş enerjisi üretiminin iki yolu vardır, biri hafif ısı elektrik dönüşümü, diğeri hafif elektrik doğrudan dönüşümüdür.
1. Optik termal elektrik dönüşümü
Hafif ısı elektrik dönüşüm modu, elektrik üretmek için güneş radyasyonu tarafından üretilen ısı enerjisini kullanır. Genel olarak, güneş kolektörü emilen ısı enerjisini çalışma ortamının buharına dönüştürür ve daha sonra elektrik üretmek için buhar türbinini tahrik eder. Eski işlem hafif ısı dönüşüm işlemidir; İkinci işlem, sıradan termal enerji üretimi ile aynı olan termal elektrik dönüşüm işlemidir. Güneş termal enerji üretiminin dezavantajı, düşük verimliliği ve yüksek maliyetidir. Yatırımının sıradan termik santrallerden en az 5 ~ 10 kat daha yüksek olduğu tahmin edilmektedir. 1000MW'lık bir termal güneş enerjisi santrali, 1kW için ortalama 2000-2500 ABD Doları tutarında bir yatırımla 2-2,5 milyar ABD Doları tutarında bir yatırım gerektirir. Bu nedenle, yalnızca küçük ölçekli özel günlerde kullanılabilir ve büyük ölçekli kullanım ekonomik değildir ve sıradan termik santrallerle veya nükleer santrallerle rekabet edemez.
2. Optik elektrik doğrudan dönüşüm
Güneş pili enerji üretimi, belirli malzemelerin fotoelektrik özelliklerine göre yapılır. Kara cisim (güneş gibi), kızılötesi, ultraviyole, görünür ışık vb. gibi farklı dalga boylarına (farklı frekanslara karşılık gelen) elektromanyetik dalgalar yayar. Bu ışınlar farklı iletkenler veya yarı iletkenler üzerinde ışınlandığında, fotonlar akım üretmek için iletkenlerdeki veya yarı iletkenlerdeki serbest elektronlarla etkileşime girer. Dalga boyu ne kadar kısa ve ışınların frekansı ne kadar yüksek olursa, sahip oldukları enerji o kadar yüksek olur. Örneğin, ultraviyole ışınlarının enerjisi kızılötesi ışınlarınkinden çok daha yüksektir. Bununla birlikte, ışın enerjisinin tüm dalga boyları elektrik enerjisine dönüştürülemez. Fotovoltaik etkinin ışının yoğunluğundan bağımsız olduğuna dikkat etmek önemlidir. Akım yalnızca frekans fotovoltaik etki yaratabilecek eşiğe ulaştığında veya aştığında üretilebilir. Yarı iletkenin fotovoltaik etki üretmesini sağlayabilecek ışığın maksimum dalga boyu, yarı iletkenin bant boşluğu genişliği ile ilgilidir. Örneğin, kristalin silikonun bant boşluğu genişliği oda sıcaklığında yaklaşık 1.155ev'dir. Bu nedenle, dalga boyu 1100nm'den daha az olan ışık, kristalin silikonun fotovoltaik etki üretmesini sağlayabilir. Güneş pili enerji üretimi, enerji üretim sürecinde karbondioksit gibi sera gazları üretmeyecek ve çevreyi kirletmeyecek yenilenebilir ve çevre dostu bir enerji üretim yöntemidir. Üretim malzemelerine göre, silikon bazlı yarı iletken piller, CdTe ince film piller, CIGS ince film piller, boyaya duyarlı ince film piller, organik malzeme piller vb. Olarak ayrılmıştır. Silikon hücreler tek kristal hücrelere, polikristalin hücrelere ve amorf silikon ince film hücrelerine ayrılır. Güneş pilleri için en önemli parametre dönüşüm verimliliğidir. Laboratuvarda geliştirilen silikon bazlı güneş pilleri arasında monokristal silikon hücrelerin verimliliği %25,0, polikristalin silikon hücrelerin verimi %20,4, CIGS ince film hücrelerinin verimi %19,6, CdTe ince film hücrelerinin verimi %16,7, amorf silikon (amorf silikon) ince film hücrelerinin verimi ise %10,1'dir.
