W ciągu godziny Słońce dostarcza Ziemi więcej energii niż zużywa się na niej w ciągu całego roku. To jeden z powodów, dla których wykorzystanie promieni słonecznych do wytwarzania energii elektrycznej uważa się za technologię przyszłości, która rozwijana jest już teraz W zeszłym roku łączna moc zainstalowanych ogniw słonecznych wynosiła 230 GW[1] (wzrost o 50 GW w stosunku do 2014 roku)[2], co pozwoliło zaspokoić 1 proc. światowego zapotrzebowania na energię elektryczną[1].
Energia słoneczna wykorzystywana może być na dwa sposoby: bezpośredni (pasywny) i pośredni (aktywny). W pierwszym przypadku wszystko odbywa się bez użycia specjalnych urządzeń, dzięki naturalnym zjawiskom wymiany ciepła i masy.
Systemy pasywne mogą służyć do ogrzewania budynków, podgrzewania wody, w różnego rodzaju zbiornikach naziemnych i podziemnych, otwartych i zamkniętych, do suszenia drewna, żywności przetworzonej, ceramiki itd.
Do wykorzystania bezpośredniego energii słonecznej potrzebne jest odpowiednie urządzenie,
np. ogniwa fotowoltaiczne (produkcja energii elektrycznej) lub kolektory słoneczne (pozyskiwanie energii cieplnej).
Ogniwa fotowoltaiczne to obecnie najbardziej rozpowszechniona metoda produkcji energii elektrycznej ze Słońca. Choć w teorii mówiło się o niej już w XIX wieku, to na szeroką skalę wykorzystano ją dopiero w latach 50. ubiegłego stulecia, w amerykańskich satelitach i statkach kosmicznych.
Ogniwo fotowoltaiczne zbudowane jest z dwóch płytek krzemowych. Gdy promienie słoneczne padają na ogniwo, elektrony z dolnej warstwy przemieszczają się do warstwy górnej, generując napięcie elektryczne. Aby urządzenia były bardziej wydajne łączy się je szeregowo w celu zwiększenia napięcia i równolegle, aby zwiększyć ich moc. W taki sposób powstają baterie słoneczne.
Znanych jest obecnie wiele typów materiałów umożliwiających uzyskanie efektu fotowoltaicznego. W przemyśle najczęściej wykorzystywane są ogniwa zbudowane na bazie krzemu monokrystalicznego, ale produkuje się też ogniwa oparte na krzemie polikrystalicznym, krzemie amorficznym, polimerach, tellurku kadmu i wielu innych. Intensywny rozwój przemysłu fotowoltaicznego w ostatnich latach pociąga za sobą duże zainteresowanie badaniami nad wydajniejszymi i tańszymi ogniwami fotowoltaicznymi.
Popularność energetyki słonecznej stale rośnie. Związane jest to, między innymi, ze spadkiem kosztów technologii i jej większą dostępnością, , rosnącą świadomością ekologiczną społeczeństwa oraz programami dofinansowań . Rozwój energetyki OZE powoduje także pojawienie się rozwiązań łączących tradycyjne źródła energii (np. LPG) z energią słoneczną, co w dłuższej perspektywie może ograniczyć niestabilność tych źródeł energii i ich zależność od zmiennych warunków atmosferycznych.
1 BP Statistical World Energy Review 2016.
2 Growth of Global Solar and Wind Energy Continues to Outpace Other Technologies