Na świecie stale rośnie zapotrzebowanie na energię. Jej produkcja w znacznym stopniu oparta jest na nieodnawialnych surowcach występujących w przyrodzie, takich jak ropa naftowa, czy gaz ziemny. Wytwarzanie energii z tych surowców wiąże się z ogromną emisją wielu szkodliwych substancji do środowiska, a poza tym w przyszłości przewiduje się ich całkowite wyczerpanie. Pociąga to za sobą coraz intensywniejsze poszukiwania innych, odnawialnych i niewyczerpalnych źródeł energii. Można do nich zaliczyć energię otrzymywaną na skutek działania sił przyrody (np. wody i wiatru) a przede wszystkim energię słoneczną, która w każdej sekundzie dociera do powierzchni ziemi w ogromnej ilości.

Słońce jest gwiazdą, w której nieustannie zachodzą termojądrowe reakcje, z których główna polega na łączeniu się czterech protonów w jedno jądro helu. Produktem tej reakcji są również ogromne ilości energii emitowane w postaci promieniowania. Największą mocą, jaką można uzyskać z promieniowania słonecznego jest 1367 W/m2. Jest to moc promieniowania docierającego do zewnętrznych warstw atmosfery. Do powierzchni Ziemi dociera mniej więcej 25% tego promieniowania, a jego dokładna ilość dla danego miejsca zależy od szeregu czynników, między innymi od kąta padania promieni słonecznych, zachmurzenia, nieba, czy stopnia zapylenia atmosfery.

Energia słoneczna może być bezpośrednim źródłem energii elektrycznej, dzięki zastosowaniu tzw. ogniw fotowoltaicznych. Ogniwo fotowoltaiczne, zwane również fotoogniwem lub po prostu ogniwem słonecznym, zbudowane jest zwykle z dwóch warstw składających się z różnych materiałów, tworzących tzw. złącze p-n. Padające na taki układ promieniowanie słoneczne, powoduje przepływ prądu, który następnie jest przesyłany do obwodów elektrycznych, lub magazynowany w akumulatorach. Baterie słoneczne powszechnie stosuje się między innymi w kalkulatorach, lampach solarnych, czy zegarach. Stanowią główne źródło energii elektrycznej wykorzystywanej przez człowieka w przestrzeni kosmicznej (do zasilania satelitów lub stacji orbitalnych). Prace naukowców skupiają się obecnie na skonstruowaniu ogniw o bardzo dużej wydajności a jednocześnie niskich kosztach produkcji. Planuje się w przyszłości rozmieszczenie systemu ogniw słonecznych w miejscach o dużym nasłonecznieniu, niezamieszkiwanych przez ludzi. Wytworzone w ten sposób duże ilości energii elektrycznej mogłyby być transportowane, a następnie wykorzystywane.

Energię słoneczną można oczywiście również wykorzystywać do uzyskiwania energii cieplnej. Odbywa się to z reguły poprzez pochłanianie promieniowania przez rozbudowane układy o wysokiej powierzchni. Promieniowanie to wykorzystywane jest do ogrzewania np. wody. W ten sposób ogrzewane są pomieszczenia, domy, dzielnice, a nawet małe miasteczka.

Nie należy zapominać o tym, iż energia słoneczna wykorzystywana jest przez rośliny w procesie produkcji substancji odżywczych (przede wszystkim glukozy) zwanym fotosyntezą. Taka zamiana energii słonecznej na energię chemiczną, nosi nazwę konwersji fotochemicznej.

Obecnie obserwuje się ciągły wzrost zainteresowania badaniami nad praktycznym wykorzystaniem energii słonecznej.