Ένα εργοστάσιο ηλιακής ενέργειας χρησιμοποιεί τη δύναμη του ήλιου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ο ήλιος εκπέμπει ηλιακή ακτινοβολία και ορισμένες συσκευές όπως τα ηλιακά πάνελ έχουν σχεδιαστεί για να αντιδρούν σε αυτή την ακτινοβολία και να τη μετατρέπουν σε ηλεκτρική ενέργεια. Οι περισσότερες μονάδες ηλιακής ενέργειας χρησιμοποιούν τη θερμική ισχύ του ήλιου για τη θέρμανση των δεξαμενών ρευστού και των στροβίλων ισχύος. Οι παραβολικές γούρνες, τα ηλιακά πιάτα και οι πύργοι ηλιακής ενέργειας είναι οι τρεις πιο συνηθισμένοι τύποι συστημάτων ηλιακής θερμικής ενέργειας που χρησιμοποιούνται για τη μαζική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε μονάδες ηλιακής ενέργειας.
Πολλές μονάδες ηλιακής ενέργειας χρησιμοποιούν την ηλιακή ακτινοβολία για να θερμάνουν τα υγρά σε υψηλές θερμοκρασίες και να δημιουργήσουν ατμό. Σε έναν στρόβιλο, η κινητική —ή κινούμενη— ενέργεια του ατμού μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια, η οποία αναγκάζει τον στρόβιλο να περιστρέφεται και να παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Η ενέργεια που παράγεται από έναν περιστρεφόμενο στρόβιλο μπορεί να αξιοποιηθεί και να αποθηκευτεί σε μια γεννήτρια. Ενώ η καύση ορυκτών καυσίμων δημιουργεί επίσης τον ατμό που είναι απαραίτητος για την περιστροφή των στροβίλων, η χρήση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι μια πολύ καθαρότερη, πιο ενεργειακά αποδοτική προσέγγιση για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας.
Μια μεγάλης κλίμακας παραβολική εγκατάσταση ηλιακής ενέργειας άνοιξε στην έρημο Μοχάβε της Καλιφόρνια το 1980. Αυτή η εγκατάσταση παράγει σημαντική ποσότητα ενέργειας της περιοχής, προερχόμενη από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Τα συστήματα παραβολικής κοιλότητας διαθέτουν ανακλαστήρες που εστιάζουν τις ακτίνες από τον ήλιο στους σωλήνες δέκτη. Το υγρό θερμαίνεται καθώς ρέει μέσω των δεκτών και δημιουργεί ατμό, ο οποίος τροφοδοτείται σε έναν στρόβιλο και ένα σύστημα γεννήτριας. Ορισμένα συστήματα παραβολικής κοιλότητας, όπως το σύστημα στην έρημο Μοχάβε, συνδέονται με συστήματα καύσης ορυκτών καυσίμων που έχουν σχεδιαστεί για να αντισταθμίζουν τις συννεφιασμένες ημέρες και άλλες περιόδους χαμηλής ηλιακής ενέργειας.
Τα συστήματα ηλιακών πιάτων χρησιμοποιούν ηλιακούς συλλέκτες που έχουν σχεδιαστεί για να παρακολουθούν τον ήλιο, κινούμενοι για να απορροφούν τη μεγαλύτερη ποσότητα ηλιακής ενέργειας ανά πάσα στιγμή. Αυτά τα συστήματα συγκεντρώνουν την ηλιακή ενέργεια στο εστιακό σημείο του εξαρτήματος του πιάτου, τη θέρμανση των υγρών. Ένα εργοστάσιο ηλιακής ενέργειας που χρησιμοποιεί ηλιακά πιάτα συμπιέζει και θερμαίνει υγρό για να περιστρέψει τους στρόβιλους και να παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Ενώ οι παραβολικές γούρνες μπορούν να θερμάνουν υγρά σε θερμοκρασίες κατά μέσο όρο 750 βαθμών Φαρενάιτ (398.9 βαθμούς Κελσίου), τα ηλιακά πιάτα προσφέρουν θερμοκρασίες λειτουργίας που μπορεί να υπερβούν τους 1,380 βαθμούς Φαρενάιτ (748.9 βαθμούς Κελσίου).
Οι ηλιοστάτες είναι ουσιαστικά επίπεδοι καθρέφτες που χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση του ήλιου. Ένας πύργος ηλιακής ενέργειας μπορεί να συνδεθεί σε ένα σύστημα ηλιακής ενέργειας που περιέχει εκατοντάδες ή ακόμα και χιλιάδες ηλιοστάτες. Αυτοί οι ηλιοστάτες είναι διατεταγμένοι με τρόπο που κατευθύνει τις ακτίνες του ήλιου σε έναν πύργο, ο οποίος περιέχει ένα υγρό που συλλέγει θερμότητα. Οι μεγάλης κλίμακας λειτουργίες πύργων ηλιακής ενέργειας είναι πολύ αποτελεσματικές και ενδέχεται να παρέχουν μια οικονομική πηγή ηλεκτρικής ενέργειας για το μέλλον.