Energijo Sonca lahko uporabimo za proizvajanje električne energije. Veda, ki se ukvarja s preučevanjem pretvorbe sončne energije v električno energijo se imenuje fotovoltaika (PV). Neposredna pretvorba sončne energije v električno se dogaja v sončni celici oz. PV celici (slika 1).

PV celice delimo na konvencionalne (silicijeve ter iz zmesi polprevodnikov) ter na tankoplastne PV celice (silicijeve, halkogenidne, elektrokemijske, organske). Silicijeve konvencionalne in tankoplastne PV celice predstavljajo pretežni delež v uporabi. Za izdelavo tankoplastnih silicijevih PV celic potrebujemo do večsto-krat manj silicija kot za konvencionalne PV celice. Izkoristek pretvorbe sončne energije v električno je pri tankoplastnih PV celicah 5-8% ter pri konvencionalnih PV celicah 15-20%. Z zaporedno vezavo PV celic dobimo PV modul. Karakteristika PV celic oz. modulov je podana z vršno močjo (W_p), ki je določena pri standardnih testnih pogojih. Ti pogoji ustrezajo jasnemu dnevu. V oblačnem vremenu je izhodna moč oz. proizvedena električna energija ustrezno manjša.

V primeru namestitve večjega števila PV modulov na izbrano površino govorimo o sončni elektrarni. Sončna elektrarna je lahko samostojna in proizvaja električno energijo samo za posamezno stavbo, napravo ipd. ali pa je priključena na električno omrežje, kamor oddaja proizvedeno električno energijo. Odkupna cena električne energije, proizvedene v sončni elektrarni je trenutno bistveno višja od povprečne cene električne energije, s čimer se spodbuja gradnja tovrstnih elektrarn. Količina proizvedene električne energije je odvisna od nazivne moči sončne elektrarne. Z 1 kW_p nazivne moči je povprečna letna proizvodnja v Sloveniji višja od 1000 kWh (3500 MJ) električne energije. Povprečno slovensko gospodinjstvo porabi v enem letu 3500 kWh (12.000 MJ) električne energije. V kolikor bi bilo potrebno s sončno elektrarno zagotoviti celotno količino električne energije, ki jo potrebuje slovensko gospodinjstvo, mora imeti sončna elektrarna nazivno moč približno 3,5 kW_p, kar dosežemo z na strehi postavljeno sončno elektrarno (slika 2) s konvencionalnimi PV celicami, ki ima površino med 18 in 23 m². V kolikor so uporabljene tankoplastne PV celice je potrebna površina med 40 in 70 m². Količina proizvedene električne energije je odvisna tudi od usmerjenosti in nagiba sprejemnikov.

Življenjska doba sončne elektrarne je 30 let, povratna doba investicije pa je bistveno krajša. Pri svojem delovanju sončna elektrarna ne proizvaja toplogrednega plina (CO₂), zato je sama proizvodnja električne energije okoljsko neoporečna.