جب سورج کی روشنی سیمی کنڈکٹر pn جنکشن پر چمکتی ہے تو نئے سوراخ-الیکٹران جوڑے بنتے ہیں۔ pn جنکشن کے بلٹ ان الیکٹرک فیلڈ کی کارروائی کے تحت، سوراخ n خطے سے p خطہ کی طرف روانہ ہوتے ہیں، اور الیکٹران p خطے سے n خطے کی طرف بہتے ہیں۔ جب سرکٹ منسلک ہوتا ہے، کرنٹ بنتا ہے۔ یہ فوٹوولٹک اثر شمسی سیل کا کام کرنے والا اصول ہے۔
شمسی توانائی پیدا کرنے کے دو طریقے ہیں: ایک روشنی گرمی بجلی کی تبدیلی کا طریقہ، اور دوسرا براہ راست روشنی بجلی کی تبدیلی کا طریقہ۔
(1) روشنی گرمی بجلی کی تبدیلی کا طریقہ شمسی تابکاری سے پیدا ہونے والی حرارت کی توانائی کو استعمال کرکے بجلی پیدا کرتا ہے۔ عام طور پر، سولر کلیکٹر جذب شدہ حرارت کی توانائی کو کام کرنے والے سیال کی بھاپ میں تبدیل کرتا ہے، جو پھر بھاپ ٹربائن کو بجلی پیدا کرنے کے لیے چلاتا ہے۔ سابقہ عمل روشنی گرمی کی تبدیلی کا عمل ہے۔ مؤخر الذکر عمل حرارت بجلی کی تبدیلی کا عمل ہے، جو عام تھرمل پاور جنریشن جیسا ہی ہے۔ سولر تھرمل پاور جنریشن کے نقصانات کم کارکردگی اور زیادہ لاگت ہیں۔ ایک اندازے کے مطابق اس کی سرمایہ کاری عام تھرمل پاور پلانٹس کے مقابلے میں کم از کم 5 سے 10 گنا زیادہ مہنگی ہے۔
(2) براہ راست روشنی بجلی کی تبدیلی کا طریقہ یہ طریقہ شمسی تابکاری کی توانائی کو براہ راست برقی توانائی میں تبدیل کرنے کے لیے فوٹو وولٹک اثر کا استعمال کرتا ہے۔ روشنی بجلی کی تبدیلی کے لیے بنیادی آلہ شمسی سیل ہے۔ سولر سیل وہ آلات ہیں جو فوٹو وولٹک اثر کی وجہ سے سورج کی روشنی کو براہ راست برقی توانائی میں تبدیل کرتے ہیں۔ وہ سیمی کنڈکٹر فوٹوڈیوڈس ہیں۔ جب سورج کی روشنی فوٹوڈیوڈ پر چمکتی ہے تو فوٹوڈیوڈ سورج کی روشنی کو برقی توانائی میں بدلتا ہے اور کرنٹ پیدا کرتا ہے۔ جب بہت سے خلیے سیریز میں یا متوازی طور پر جڑے ہوتے ہیں، تو وہ نسبتاً بڑی آؤٹ پٹ پاور کے ساتھ شمسی سیل کی صف بنا سکتے ہیں۔ شمسی خلیات تین فوائد کے ساتھ ایک امید افزا نیا طاقت کا ذریعہ ہیں: مستقل مزاجی، صفائی اور لچک۔ شمسی خلیوں کی عمر لمبی ہوتی ہے۔ جب تک سورج موجود ہے، شمسی خلیوں کو ایک وقتی سرمایہ کاری کے ساتھ طویل عرصے تک استعمال کیا جا سکتا ہے۔ تھرمل پاور جنریشن اور نیوکلیئر پاور جنریشن کے مقابلے میں سولر سیلز ماحولیاتی آلودگی کا باعث نہیں بنتے۔