太阳能转换为电能主要通过光伏发电和光热发电两种方式，其中光伏发电应用最广泛。光伏发电的核心是太阳能电池板，其主要材料为半导体硅。当阳光照射电池板时，光子能量被半导体吸收，激发电子从束缚态变为自由态，同时产生带正电的空穴，形成电子-空穴对。电池板内部的PN结形成内建电场，促使电子和空穴分离并向不同方向移动，在电路中形成持续电流，这一过程称为“光生伏特效应”。 单个太阳能电池单元输出电压较低（约0.5V），实际应用中需将多个单元串联成模块，再组成电池阵列以提高功率。产生的直流电需通过逆变器转换为交流电，才能满足家庭、工业等用电需求，多余电能可存储在蓄电池中或并入电网。 光热发电则通过反射镜等聚光装置将太阳能集中，加热水或熔融盐等工质产生高温蒸汽，驱动汽轮机带动发电机发电，原理与传统火电类似，但热源来自太阳能。 无论是光伏发电的直接转换还是光热发电的间接转换，太阳能发电均清洁无污染，是应对能源危机和气候变化的重要途径。