Фотоэлектрические системы используют свет от излучения Солнца который действует на фотоэлектрический преобразователь для производства электроэнергии.
Применяются, в основном, фотоэлектрические системы с обычными солнечными батареями на полупроводниках и концентрирующие солнечную энергию на приемное устройство. У каждого типа таких преобразователей солнечной энергии есть достоинства и недостатки которые учитываются при проектировании в данной местности и условиях использования.
Обычные солнечные батареи
Виды солнечных батарей это чаще солнечные панели — плоские версии, которые легко могут быть установлены на зданиях без каких-либо эстетических вторжений или требующих специальных вспомогательных структур. Фотоэлектрические системы на протяжении ряда лет работают для определенных целей: запитывают неэнергоемкие устройства, как сигнализация или оборудование связи, например при удалении телекоммуникационного оборудования.
Изготавливаются и продаются тонкопленочные фотоэлектрические солнечные батареи с использованием кремния или кадмия теллурида. Кадмия теллурид на 20% дешевле, чем кристаллический кремний, но менее эффективен.
При обычной интенсивности входящего излучения и преобразования это полноценное электричество все еще относительно неэффективно ввиду маломощности. Но стоимость за единицу электроэнергии – по крайней мере, в десять раз дешевле обычных источников.
Большая эффективность фотоэлектрических систем может быть получена с помощью концентрации фотоэлектрических лучей где за счет особого построения электростанции увеличивается интенсивность излучения Солнца.
Солнечных тепловые системы с концентрацией солнечной энергии
Электростанция на параболических корытах 
Электростанции на параболических корытах использует одну ось слежения. Параболической формы отражающая поверхность концентрирует солнечный свет на приемную трубку, в которой проходит жидкость теплоносителя. Этот жидкий теплоноситель используется для транспортировки тепла от солнечного места к блоку, где термодинамический цикл преобразует тепло в электричество.
Солнечная тепловая система Френеля
Электростанция Френеля похожа на станцию с параболическим корытами, с основным отличием, что отражающая поверхность представляет несколько длинных плоских зеркал. Имеет более высокую продуктивность за счет длинных зеркал.
Тепловая система с башней
Солнечная тепловая система с башней работает по следующему принципу — принимающая энергию башня, на которую концентрируется солнечный свет от отслеживаемых плоских зеркал, которые расположены вокруг башни. В верхней части башни расположен приемник.
Параболические зеркала
Параболические зеркала имеют двухосевое отслеживание с параболическими тарелками, которые концентрируют солнечный свет к центру. В центре приемник поглощает свет и обеспечивает высокую температуру тепла к подсистеме конверсии энергии. Преобразователем энергии часто служит двигатель Стирлинга. Принцип двигателя Стирлинга основан на периодическом нагреве и охлаждении рабочего тела.
Все технологии хорошо приспособлены для включения тепловых систем хранения.
Существует предложение касающееся дальнейших исследований и использование излучения Солнца в химических процессах, с целью производства водорода или синтетического газа из воды и CO2. Это исследование намеревается улучшить понимание основных механизмов реакции, так что реакторы могут быть спроектированы для хранения энергии с более высокой степенью эффективности.
