Istnieją dwa sposoby wytwarzania energii słonecznej, jeden to konwersja lekkiego ciepła na energię elektryczną, drugi to bezpośrednia konwersja lekkiej energii elektrycznej.
1. Optyczna termiczna konwersja elektryczna
Tryb konwersji lekkiego ciepła na energię elektryczną wykorzystuje energię cieplną wytworzoną przez promieniowanie słoneczne do wytwarzania energii elektrycznej. Ogólnie rzecz biorąc, kolektor słoneczny zamienia pochłoniętą energię cieplną na parę czynnika roboczego, a następnie napędza turbinę parową w celu wytworzenia energii elektrycznej. Pierwszy proces jest procesem lekkiej konwersji ciepła; Ten ostatni proces to proces termicznej konwersji elektrycznej, który jest taki sam jak zwykłe wytwarzanie energii cieplnej. Wadą wytwarzania słonecznej energii cieplnej jest jej niska sprawność i wysoki koszt. Szacuje się, że jego inwestycja jest co najmniej 5 ~ 10 razy wyższa niż w przypadku zwykłych elektrociepłowni. Elektrownia słoneczna o mocy 1000 MW wymaga inwestycji w wysokości 2-2,5 miliarda USD, przy średniej inwestycji 2000-2500 USD na 1 kW. W związku z tym może być stosowany tylko w wyjątkowych sytuacjach na małą skalę, a wykorzystanie na dużą skalę nie jest ekonomiczne i nie może konkurować ze zwykłymi elektrowniami cieplnymi lub elektrowniami jądrowymi.
2. Optyczna bezpośrednia konwersja elektryczna
Wytwarzanie energii z ogniw słonecznych odbywa się zgodnie z właściwościami fotoelektrycznymi określonych materiałów. Ciało doskonale czarne (takie jak słońce) emituje fale elektromagnetyczne o różnych długościach fal (odpowiadających różnym częstotliwościom), takie jak podczerwień, ultrafiolet, światło widzialne itp. Gdy te promienie padają na różne przewodniki lub półprzewodniki, fotony oddziałują ze swobodnymi elektronami w przewodnikach lub półprzewodnikach do produkcji prądu. Im krótsza długość fali i wyższa częstotliwość promieni, tym większą mają energię. Na przykład energia promieni ultrafioletowych jest znacznie wyższa niż promieni podczerwonych. Jednak nie wszystkie długości fal energii promieni można przekształcić w energię elektryczną. Warto zauważyć, że efekt fotowoltaiczny jest niezależny od natężenia promienia. Prąd może być generowany tylko wtedy, gdy częstotliwość osiągnie lub przekroczy próg, który może wywołać efekt fotowoltaiczny. Maksymalna długość fali światła, która może spowodować, że półprzewodnik wytworzy efekt fotowoltaiczny, jest związana z szerokością przerwy energetycznej półprzewodnika. Na przykład szerokość pasma zabronionego krzemu krystalicznego wynosi około 1,155 ev w temperaturze pokojowej. Dlatego światło o długości fali mniejszej niż 1100nm może sprawić, że krzem krystaliczny wytworzy efekt fotowoltaiczny. Wytwarzanie energii z ogniw słonecznych to odnawialna i przyjazna dla środowiska metoda wytwarzania energii, która podczas procesu wytwarzania energii nie wytwarza gazów cieplarnianych, takich jak dwutlenek węgla, i nie zanieczyszcza środowiska. Zgodnie z materiałami produkcyjnymi dzieli się na baterie półprzewodnikowe na bazie krzemu, baterie cienkowarstwowe CdTe, baterie cienkowarstwowe CIGS, baterie cienkowarstwowe wrażliwe na barwnik, baterie z materiałów organicznych itp. Ogniwa krzemowe są podzielone na ogniwa monokrystaliczne, ogniwa polikrystaliczne oraz ogniwa cienkowarstwowe z amorficznego krzemu. Najważniejszym parametrem dla ogniw słonecznych jest wydajność konwersji. Wśród opracowanych w laboratorium ogniw słonecznych na bazie krzemu wydajność monokrystalicznych ogniw krzemowych wynosi 25,0%, wydajność ogniw z polikrystalicznego krzemu wynosi 20,4 procent, wydajność cienkowarstwowych ogniw CIGS wynosi 19,6 procent, wydajność cienkowarstwowych ogniw CdTe wynosi 16,7 procent, a wydajność ogniw cienkowarstwowych z krzemu amorficznego (krzemu amorficznego) wynosi 10,1 procent
