تولید برق
تابش خورشید ممکن است مستقیماً توسط سلول های تفاوت درایو و اینورتر خورشیدی (سلول های فتوولتائیک) به الکتریسیته تبدیل شود. در چنین سلول هایی، هنگامی که نور به محل اتصال یک فلز و یک نیمه هادی (مانند سیلیکون) یا اتصال بین دو نیمه هادی مختلف برخورد می کند، ولتاژ الکتریکی کوچکی تولید می شود. (به اثر فتوولتائیک مراجعه کنید.) توان تولید شده توسط یک سلول فتوولتائیک به طور معمول فقط حدود دو وات است. با اتصال تعداد زیادی سلول منفرد به یکدیگر، اما، مانند آرایه های پنل خورشیدی، صدها یا حتی هزاران کیلووات برق می تواند در یک نیروگاه برق خورشیدی یا در یک آرایه بزرگ خانگی تولید شود. راندمان انرژی بیشتر سلول‌های فتوولتائیک امروزی تنها حدود 15 تا 20 درصد است، و از آنجایی که شدت تابش خورشیدی در ابتدا کم است، فرق اینورتر با درایو مجموعه‌های بزرگ و پرهزینه چنین سلول‌هایی برای تولید حتی مقادیر متوسط نیرو مورد نیاز است.
سلول خورشیدی
هنگامی که نور خورشید به سلول خورشیدی برخورد می کند، یک الکترون توسط اثر فوتوالکتریک آزاد می شود. دو نیمه هادی غیرمشابه دارای یک تفاوت طبیعی در پتانسیل الکتریکی (ولتاژ) هستند که باعث می شود الکترون ها در مدار خارجی جریان پیدا کنند و نیروی بار را تامین کنند. جریان الکتریسیته از ویژگی های نیمه هادی ها ناشی می شود و به طور کامل با برخورد نور به سلول نیرو می گیرد.
سلول‌های فتوولتائیک کوچکی که با نور خورشید یا نور مصنوعی کار می‌کنند، کاربرد عمده‌ای در کاربردهای کم مصرف پیدا کرده‌اند - برای مثال، به عنوان منابع انرژی برای ماشین‌حساب‌ها و ساعت‌ها. واحدهای بزرگتر برای تامین برق پمپ های آب و سیستم های ارتباطی در مناطق دور افتاده و ماهواره های آب و هوا و ارتباطات استفاده شده است. پانل‌های سیلیکونی کریستالی کلاسیک و فن‌آوری‌های نوظهور با استفاده از سلول‌های خورشیدی لایه نازک، از جمله فتوولتائیک یکپارچه در ساختمان، می‌توانند توسط صاحبان خانه و مشاغل بر روی پشت بام‌هایشان نصب شوند تا منبع برق معمولی را جایگزین یا تقویت کنند.
نیروی خورشیدی
نیروگاه های خورشیدی متمرکز از کلکتورهای متمرکز یا متمرکز تفاوت اینورتر و درایو استفاده می کنند تا نور خورشید دریافتی از یک منطقه وسیع را روی یک گیرنده کوچک سیاه شده متمرکز کنند و در نتیجه شدت نور را به میزان قابل توجهی افزایش دهند تا دماهای بالا تولید شود. آرایه‌هایی از آینه‌ها یا عدسی‌هایی که به‌دقت تراز شده‌اند می‌توانند نور خورشید را به اندازه کافی متمرکز کنند تا هدف را تا دمای ۲۰۰۰ درجه سانتی‌گراد (۳۶۰۰ درجه فارنهایت) یا بیشتر گرم کنند. سپس از این گرما می توان برای راه اندازی دیگ بخار استفاده کرد که به نوبه خود بخار برای نیروگاه ژنراتور الکتریکی توربین بخار تولید می کند. برای تولید مستقیم بخار، آینه‌های متحرک را می‌توان به گونه‌ای چیدمان کرد که مقادیر زیادی از تابش خورشید را بر روی لوله‌های سیاه‌شده‌ای متمرکز کند که آب از طریق آنها به گردش در می‌آید و در نتیجه گرم می‌شود.