Les trois méthodes de conversion d'énergie de base utilisant l'énergie solaire sont : 1. Conversion photochimique ; 2. Conversion photothermique ; 3. Conversion photoélectrique.

La transformation photochimique la plus courante est la photosynthèse des plantes. La photosynthèse est le processus de conversion du dioxyde de carbone et de l'eau en glucides en utilisant la chlorophylle végétale pour absorber l'énergie lumineuse sous le soleil.
Le processus de conversion de la lumière en énergie solaire est d'obtenir le rayonnement solaire par réflexion, absorption ou par d'autres moyens, puis de le convertir en chaleur et de l'utiliser. Puisque l'énergie thermique consommée dans la production et la vie est l'énergie la plus utilisée, l'utilisation de l'énergie thermique est un aspect important de l'utilisation de l'énergie solaire aujourd'hui.

La conversion photoélectrique est la conversion directe de l'énergie solaire en énergie électrique. Les cellules solaires sont désormais un dispositif à semi-conducteurs populaire qui peut convertir directement le rayonnement solaire en énergie électrique. En raison de différents matériaux, l'efficacité de la conversion photoélectrique est généralement d'environ 10 %. Avec le développement de la technologie et la baisse des prix des matériaux, les cellules solaires se développeront inévitablement vers des applications à plus haute énergie.