Saulės jėgainė naudoja saulės energiją elektrai gaminti. Saulė skleidžia saulės spinduliuotę, o tam tikri prietaisai, tokie kaip saulės baterijos, yra skirti reaguoti į šią spinduliuotę ir paversti ją elektra. Dauguma saulės energijos įrenginių naudoja šiluminę saulės energiją skysčių rezervuarams ir jėgos turbinoms šildyti. Paraboliniai loveliai, saulės indai ir saulės energijos bokštai yra trys labiausiai paplitę saulės šiluminės energijos sistemų tipai, naudojami masinei elektros gamybai saulės energijos jėgainėse.
Daugelis saulės energijos įrenginių naudoja saulės spinduliuotę, kad pašildytų skysčius iki aukštos temperatūros ir sukurtų garą. Turbinoje garo kinetinė arba judanti energija paverčiama mechanine energija, dėl kurios turbina sukasi ir gamina elektros energiją. Besisukančios turbinos pagaminta energija gali būti panaudota ir kaupiama generatoriuje. Nors deginant iškastinį kurą taip pat susidaro garai, reikalingi turbinoms sukti, saulės spinduliuotės naudojimas yra daug švaresnis ir efektyvesnis energijos vartojimo būdas.
1980 m. Kalifornijos Mohave dykumoje atidaryta didelio masto parabolinė saulės energijos gamykla. Ši gamykla gamina daug energijos, gaunama iš atsinaujinančių išteklių. Parabolinėse lovio sistemose yra atšvaitai, kurie nukreipia saulės spindulius į imtuvo vamzdžius. Tekant per imtuvus skystis kaitinamas ir susidaro garai, kurie paduodami į turbinos ir generatoriaus sistemą. Tam tikros parabolinės lovio sistemos, tokios kaip Mohave dykumos sistema, yra susietos su iškastinio kuro deginimo sistemomis, skirtomis debesuotoms dienoms ir kitiems mažai saulės energijos laikotarpiams kompensuoti.
Saulės indų sistemose naudojami saulės kolektoriai, skirti sekti saulę, judant, kad sugertų didžiausią saulės energijos kiekį bet kuriuo metu. Šios sistemos koncentruoja saulės energiją indo komponento židinio taške, kaitinant skysčius. Saulės energijos gamykla, naudojanti saulės indus, suspaudžia ir šildo skystį, kad suktų turbinas ir gamintų elektrą. Nors paraboliniai loveliai gali pašildyti skysčius iki vidutiniškai 750 laipsnių Farenheito (398.9 laipsnių Celsijaus), saulės indų darbinė temperatūra gali viršyti 1,380 laipsnių pagal Farenheitą (748.9 laipsnių Celsijaus).
Heliostatai iš esmės yra plokšti veidrodžiai, naudojami saulei sekti. Saulės energijos bokštas gali būti sujungtas su saulės energijos jėgainių sistema, kurioje yra šimtai ar net tūkstančiai heliostatų. Šie heliostatai yra išdėstyti taip, kad saulės spinduliai būtų nukreipti į bokštą, kuriame yra šilumą surenkantis skystis. Didelio masto saulės energijos bokštų operacijos yra labai efektyvios ir gali būti ekonomiškas elektros energijos šaltinis ateičiai.