A napenergia-termelésnek két módja van, az egyik a fényhő villamos energia átalakítása, a másik a könnyű villamos energia közvetlen átalakítása.
1.Optikai termikus elektromos átalakítás
A könnyű hőáram-átalakítási mód a napsugárzás által termelt hőenergiát használja fel villamos energia előállítására. Általában a napkollektor az elnyelt hőenergiát a munkaközeg gőzévé alakítja, majd meghajtja a gőzturbinát, hogy villamos energiát termeljen. Az előbbi eljárás könnyű hőátalakítási eljárás; Ez utóbbi folyamat a termikus elektromos átalakítási eljárás, amely megegyezik a hagyományos hőenergia-termeléssel. A szoláris hőenergia-termelés hátránya az alacsony hatásfok és a magas költség. Becslések szerint beruházása legalább 5-10-szer nagyobb, mint a hagyományos hőerőműveké. Egy 1000 MW-os napelemes hőerőműhöz 2-2,5 milliárd USD beruházásra van szükség, átlagosan 2000-2500 USD befektetéssel 1 kW-ra. Emiatt csak kis mennyiségben használható különleges alkalmakkor, a nagyüzemi hasznosítás pedig nem gazdaságos, nem tudja felvenni a versenyt a hagyományos hőerőművekkel, atomerőművekkel.
2.Optikai elektromos közvetlen átalakítás
A napelemes energiatermelés meghatározott anyagok fotoelektromos tulajdonságainak megfelelően történik. A fekete test (például a nap) különböző hullámhosszú (különböző frekvenciáknak megfelelő) elektromágneses hullámokat sugároz, például infravörös, ultraibolya, látható fény stb. Amikor ezek a sugarak különböző vezetőkre vagy félvezetőkre sugároznak be, a fotonok kölcsönhatásba lépnek a vezetőkben vagy félvezetőkben lévő szabad elektronokkal áramot termelni. Minél rövidebb a hullámhossz és minél magasabb a sugarak frekvenciája, annál nagyobb az energiájuk. Például az ultraibolya sugarak energiája sokkal magasabb, mint az infravörös sugaraké. A sugárenergia nem minden hullámhossza alakítható át elektromos energiává. Érdemes megjegyezni, hogy a fotovoltaikus hatás független a sugár intenzitásától. Áram csak akkor állítható elő, ha a frekvencia eléri vagy meghaladja azt a küszöbértéket, amely képes fotovoltaikus hatást kiváltani. A fény maximális hullámhossza, amellyel a félvezető fotovoltaikus hatást válthat ki, összefügg a félvezető sávszélességével. Például a kristályos szilícium sávszélessége szobahőmérsékleten körülbelül 1,155 ev. Ezért a 1100 nm-nél kisebb hullámhosszú fény fotovoltaikus hatást válthat ki a kristályos szilíciumból. A napelemes energiatermelés egy megújuló és környezetbarát energiatermelési módszer, amely az energiatermelés során nem termel üvegházhatású gázokat, például szén-dioxidot, és nem szennyezi a környezetet. A gyártási anyagok szerint szilícium alapú félvezető akkumulátorokra, CdTe vékonyfilm akkumulátorokra, CIGS vékonyfilm akkumulátorokra, festékérzékeny vékonyfilm akkumulátorokra, szerves anyagból készült akkumulátorokra stb. osztják fel. A szilícium cellákat egykristályos cellákra, polikristályos cellákra osztják. és amorf szilícium vékonyréteg cellák. A napelemek legfontosabb paramétere az átalakítási hatékonyság. A laboratóriumban kifejlesztett szilícium alapú napelemek közül a monokristályos szilícium cellák hatékonysága 25,0 százalék, a polikristályos szilícium cellák hatékonysága 20,4 százalék, a CIGS vékonyréteg cellák hatékonysága 19,6 százalék, a CdTe vékonyréteg cellák hatékonysága 16,7 százalék, az amorf szilícium (amorf szilícium) vékonyréteg cellák hatékonysága pedig 10,1 százalék
