太阳能转化为电能的过程主要通过光伏发电技术实现，其核心原理基于半导体的光电效应。当太阳光照射到半导体材料（通常是硅）上时，光子的能量被半导体吸收，如果光子的能量足够大，就能激发半导体中的电子跃迁，从而产生自由电子和空穴，形成电子-空穴对。这些电子-空穴对在半导体的内电场作用下会分别向相反方向移动，从而形成电流。
一个完整的光伏发电系统通常包括太阳能电池板、逆变器、电池存储系统、控制器和电网连接设备等。太阳能电池板由多个太阳能电池单元组成，每个单元都由正面的透光玻璃、具有PN结的硅片、背面的反射层和封装材料构成。当阳光照射到这些硅片上时，上述的光电效应发生，每个太阳能电池单元就会产生微弱的直流电。
逆变器的作用是将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，因为大多数电网和家用电器使用的是交流电。电池存储系统则用于存储多余的电能，以备在光照不足或夜间使用。控制器则负责监测和调节整个系统的运行状态，确保系统的安全和高效运行。
光伏发电的优势在于其清洁、可再生，且几乎无运行维护成本。随着技术的进步和成本的降低，光伏发电在全球能源结构中的地位日益重要，成为应对气候变化和能源危机的重要手段。