שיטת המרה ישירה אופטית-חשמלית שיטה זו משתמשת באפקט הפוטואלקטרי כדי להמיר ישירות אנרגיית קרינת שמש לאנרגיה חשמלית. המכשיר הבסיסי של המרה אופטית-חשמלית הוא תאים סולריים. תא סולרי הוא מכשיר הממיר ישירות אנרגיית אור שמש לאנרגיה חשמלית בשל האפקט הפוטו-וולטאי. זה פוטודיודה של מוליכים למחצה. כאשר השמש זורחת על הפוטודיודה, פאנל סולארי הפוטודיודה תהפוך את אנרגיית האור של השמש לאנרגיה חשמלית כדי לייצר זרם. כאשר סוללות רבות מחוברות בסדרה או במקביל, פאנל סולארי זה יכול להיות מערך תאים סולאריים עם כוח פלט גדול יחסית.
תאים סולריים הם סוג חדש ומבטיח של מקור כוח, פאנל סולארי עם שלושה יתרונות עיקריים של קביעות, ניקיון וגמישות. תאים סולריים יש חיים ארוכים, כל עוד השמש קיימת, תאים סולריים ניתן להשקיע פעם אחת ולהשתמש במשך זמן רב; וייצור חשמל תרמי, ייצור חשמל גרעיני לעומת זאת, תאים סולריים אינם גורמים לזיהום סביבתי; תאים סולריים יכולים להיות גדולים, בינוניים וקטנים, פאנל סולארי גדול כמו מיליון קילוואט תחנת כוח בגודל בינוני, קטן כמו ערכת סוללות סולארית עבור משק בית אחד, פאנל סולארי אשר ללא תחרות על ידי מקורות כוח אחרים.