Yarimo'tkazgich pn birikmasiga quyosh nuri tushganda, yangi teshik-elektron juftlari hosil bo'ladi. Pn o'tish joyining o'rnatilgan elektr maydoni ta'sirida teshiklar n mintaqadan p mintaqaga, elektronlar esa p mintaqadan n mintaqaga oqib o'tadi. O'chirish davri ulanganda, oqim hosil bo'ladi. Bu fotovoltaik effektli quyosh batareyasining ishlash printsipi.
Quyosh energiyasini ishlab chiqarishning ikkita usuli mavjud: biri yorug'lik-issiqlik-elektr energiyasini konversiyalash usuli, ikkinchisi esa to'g'ridan-to'g'ri yorug'lik-elektr energiyasini aylantirish usuli.
(1) yorug'lik-issiqlik-elektr energiyasini konversiyalash usuli quyosh nurlanishi natijasida hosil bo'lgan issiqlik energiyasidan foydalangan holda elektr energiyasini ishlab chiqaradi. Odatda, quyosh kollektori so'rilgan issiqlik energiyasini ishchi suyuqlikning bug'iga aylantiradi, so'ngra bug 'turbinasini elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun harakatga keltiradi. Birinchi jarayon yorug'lik-issiqlik konvertatsiya jarayonidir; oxirgi jarayon issiqlik-elektr energiyasini konvertatsiya qilish jarayoni bo'lib, u oddiy issiqlik energiyasini ishlab chiqarish bilan bir xil. Quyosh issiqlik energiyasini ishlab chiqarishning kamchiliklari past samaradorlik va yuqori narx hisoblanadi. Hisob-kitoblarga ko‘ra, uning sarmoyasi oddiy issiqlik elektr stansiyalarinikidan kamida 5-10 barobar qimmatroq.
(2) To'g'ridan-to'g'ri yorug'lik-elektr energiyasini konvertatsiya qilish usuli Bu usul quyosh radiatsiyasi energiyasini to'g'ridan-to'g'ri elektr energiyasiga aylantirish uchun fotovoltaik effektdan foydalanadi. Yorug'likni elektr energiyasiga aylantirish uchun asosiy qurilma quyosh batareyasi hisoblanadi. Quyosh xujayralari - fotovoltaik effekt tufayli quyosh nurini to'g'ridan-to'g'ri elektr energiyasiga aylantiradigan qurilmalar. Ular yarim o'tkazgichli fotodiodlardir. Quyosh nurlari fotodiodga tushganda, fotodiod quyosh nurini elektr energiyasiga aylantiradi va oqim hosil qiladi. Ko'pgina hujayralar ketma-ket yoki parallel ravishda ulanganda, ular nisbatan katta chiqish quvvatiga ega bo'lgan quyosh batareyalari majmuasini yaratishi mumkin. Quyosh xujayralari istiqbolli yangi quvvat manbai bo'lib, uchta afzalliklarga ega: doimiylik, tozalik va moslashuvchanlik. Quyosh xujayralari uzoq umrga ega. Quyosh mavjud ekan, quyosh batareyalari bir martalik sarmoya bilan uzoq vaqt davomida ishlatilishi mumkin. Issiqlik energiyasini ishlab chiqarish va yadroviy energiya ishlab chiqarish bilan solishtirganda, quyosh xujayralari atrof-muhitni ifloslantirmaydi.