Saules gaisma spīd uz pusvadītāju p-n krustojuma, veidojot jaunus elektronu-caurumu pārus. P-n krustojuma iebūvētā-elektriskā lauka ietekmē caurumi plūst no n-apgabala uz p-apgabalu, un elektroni plūst no p-apgabala uz n-apgabalu, veidojot elektrisko strāvu, kad ķēde ir pievienota. Tas ir saules baterijas darbības princips, kas balstīts uz fotoelektrisko efektu.
Tiešā foto-pārveidošana-elektroenerģijā izmanto fotoelektrisko efektu, lai tieši pārvērstu saules starojuma enerģiju elektroenerģijā. Šīs pārveidošanas pamatierīce ir saules baterija. Saules baterija ir ierīce, kas saules enerģiju tieši pārvērš elektriskajā enerģijā, pateicoties fotoelektriskajam efektam. Tā ir pusvadītāju fotodiode. Kad saules gaisma spīd uz fotodiodes, tā pārvērš saules gaismu elektroenerģijā, radot elektrisko strāvu. Daudzas virknē vai paralēli savienotas šūnas var veidot saules bateriju bloku ar salīdzinoši lielu izejas jaudu. Saules baterijas ir daudzsološs jauna veida enerģijas avots ar trim galvenajām priekšrocībām: pastāvīgums, tīrība un elastība. Saules baterijām ir ilgs kalpošanas laiks; Kamēr pastāv saule, saules baterijas var izmantot ilgu laiku ar vienreizēju-ieguldījumu. Salīdzinot ar siltumenerģijas un kodolenerģijas ražošanu, saules baterijas neizraisa vides piesārņojumu.
Fotoelektriskās enerģijas ražošanas sistēmas galvenais īpašais princips ir pusvadītāju fotoelektriskais efekts. Kad fotons ietriecas metālā, tā enerģiju var pilnībā absorbēt metālā esošais elektrons. Ja absorbētā enerģija ir pietiekami liela, elektrons var pārvarēt metāla iekšējo pievilcību, izkļūt no metāla virsmas un kļūt par fotoelektronu. Silīcija atomiem ir četri ārējie elektroni. Ja tīram silīcijam pievieno atomus ar pieciem ārējiem elektroniem, piemēram, fosfora atomus, tas kļūst par N- tipa pusvadītāju; ja pievieno atomus ar trim ārējiem elektroniem, piemēram, bora atomus, veidojas P- tipa pusvadītājs. Apvienojot P-tipa un N- tipa pusvadītājus, saskarnē veidojas potenciālu starpība, veidojot saules bateriju. Kad saules gaisma apspīd P-N krustojumu, caurumi pārvietojas no P-reģiona uz N-apgabalu, un elektroni pārvietojas no N-reģiona uz P-apgabalu, radot elektrisko strāvu.