منظور از تبدیل مستقیم انرژی , تبدیل یک نوع انرژی (مثلا گرمایی) به  نوعی دیگر از انرژی (مثلا الکتریکی) بدون شفت و زنجیر و  تسمه و از این مصنوعات ساخته ی دست بچه های جامدات!!! هستش. نیمه رساناهای الکترکی ابزاری هستند که می توان از آن ها برای این منظور استفاده کرد . البته مقدار انرژی قابل تبدیل با این روش به اندازه روش های مکانیکی نیست و در مصارف کم حجم استفاده می شوند . از انواع ابزارهای ساخته شده با نیمه رساناها که در تبدیل مستقیم انرژی کاربرد دارند می توان به سلول خورشیدی (soler cell) و ترموالکتریک (thermoelectric) اشاره کرد.

اما به بحث بر می گردیم . بر اساس ژدیده های فتوالکتریک یا فتوولتاییک و نیز ترموالکتریک دو ابزار مفید به نام فتوسل یا سلول خورشیدی و نیز ماژول ترموالکتریک که در بازار ایران با نام المان خنک کننده شناخته می شود ساخته شده است . این دو ابزار هر دو از نیمه رسانا ها ساخته شده اند . می دانیم برخی از عناصر مانند ژرمانیم و سیلیسیوم ذاتا رسانایی ضعیفی دارند و الکترون آزاد ندارند اما اگر آن ها را با مقادیر کمی ناخالصی های خاص مانند آلومینیوم و آرسنیک مخلوط کنیم به نتایج جالبی می رسیم. آرسنیک اتمی با ۵ الکترون ظرفیتی است و با ترکیب با سیلیسیوم که چهار الکترون ظرفیتی دارد یک الکترون آزاد تشکیل می شود .هم چنین آلومینیوم اتمی با ۳ الکترون ظرفیت است که با ترکیب شدن با سیلیسیوم یک حفره به وجود می آید .به ترکیب اول , نیمه هادی نوع n و به ترکیب دوم , نیمه هادی نوع p می گویند .

 از کنار هم گذاشتن این دو ترکیب یک دیود (2تایی)  'Diode' تشکیل می شود که کاربرد بسیار وسیعی در الکترونیک دارد . در واقع در فضای بین این دو نوع نیمه هادی یک باند خنثی تشکیل می شود که اگر  ولتاژی معین به سمت نیمه هادی نوع p وصل گردد این ناحیه فعال می شود و این ترکیب مانند یک رسانای الکتریکی عمل می کند اما اگر جهت ولتاژ را برعکس کنیم قطعه مانند عایق عمل می کند . این مقدمه ی ناچیزی از نیمه هادی ها بود .

 اکنون به معرفی بیشتر سلول خورشیدی و ترموالکتریک می پردازیم . در یک سلول خورشیدی با برخورد فوتون ها به ترکیب p-n انرژی آن باعث فعال شدن باند خنثی شده و الکترون ها جریان می یابند . در شکل زیر این فرآیند را می بینیم :