انرژی خورشیدی منحصربه‌فردترین منبع انرژی تجدیدپذیر در جهان است و منبع اصلی تمامی انرژی‌های موجود در زمین است. انرژی خورشیدی به‌صورت مستقیم و غیرمستقیم می‌تواند به اشکال دیگر انرژی همانند گرما و الکتریسیته و… تبدیل شود. به‌طورکلی انرژی متصاعد شده از خورشید در حدود ۱۰۱۸*۱٫۳ ژول در ثانیه است.
اما موانعی شامل ضعف علمی و تکنیکی در تبدیل به علت کمبود دانش و تجربه میدانی، متغیر و متناوب بودن مقدار انرژی به دلیل تغییرات جوی و فصول سال، جهت تابش و محدوده توزیع بسیار وسیع موجب شده تا استفاده کمی از این انرژی صورت گیرد.
استفاده از منابع عظیم انرژی خورشید برای تولید انرژی الکتریسیته، استفاده دینامیکی، ایجاد گرمایش محوطه‌ها و ساختمان‌ها، خشک‌کردن تولیدات کشاورزی و تغییرات شیمیایی و… اخیراً شروع گردیده است.
از انرژی خورشیدی می‌توان برای تهیه آب گرم بهداشتی در منازل و اماکن عمومی به‌خصوص در مکان‌هایی که مانند معادن که مشکل سوخت‌رسانی وجود دارد استفاده کرد. چنانچه ظرفیت این سیستم‌ها افزایش یابد می‌توان از آن‌ها در حمام‌های خورشیدی نیز استفاده نمود.
آب‌شیرین‌کن خورشیدی: آب‌شیرین‌کن خورشیدی در دو اندازه خانگی و صنعتی ساخته می‌شود. در نوع صنعتی با حجم بالا می‌توان برای استفاده شهرها آب شیرین تولید کرد.
خشک‌کن خورشیدی: خشک‌کردن مواد غذایی برای نگهداری آن‌ها از زمان‌های بسیار قدیم مرسوم بوده و انسان‌های نخستین خشک‌کردن را یک هنر می‌دانستند.
اجاق‌های خورشیدی: اصول کار اجاق خورشیدی جمع‌آوری پرتوهای مستقیم خورشید در یک نقطه کانونی و افزایش دما در آن نقطه است. امروزه طرح‌های متنوعی از این سیستم‌ها وجود دارد که این طرح‌ها در مکان‌های مختلفی ازجمله آفریقای جنوبی آزمایش شده و به نتایج خوبی نیز رسیده‌اند. استفاده از این اجاق‌ها به‌ویژه در مناطق شرقی ایران که با مشکل کمبود سوخت مواجه می‌باشند بسیار مفید خواهد بود.
کوره خورشیدی: کوره خورشیدی وسیله‌ای است که از تعداد بسیار زیادی آینه تخت که به‌صورت الکترونیکی کنترل می‌شوند برای متمرکز ساختن نور خورشید در یک ناحیه کوچک جهت تولید دماهای بسیار بالا ساخته‌شده است. از این گرما برای تولید آب گرم و بخارآب گرم برای به راه انداختن توربین یک نیروگاه برق استفاده می‌شود. بسمر پدر فولاد جهان حرارت موردنیاز کوره خود را از انرژی خورشیدی تأمین می‌کرد.
خانه‌های خورشیدی:
ایرانیان باستان از انرژی خورشیدی برای کاهش مصرف چوب در گرم کردن خانه‌های خود در زمستان استفاده می‌کردند. حدود چند سالی است که معماران به‌طورجدی ساخت خانه‌های خورشیدی را آغاز کرده‌اند در این‌گونه خانه‌ها سعی می‌شود از انرژی خورشید برای روشنایی، تهیه آب گرم بهداشتی، سرمایش و گرمایش ساختمان استفاده شود و با بکار بردن مصالح ساختمانی مفید از اتلاف گرما و انرژی جلوگیری شود.
انرژی الکتریکی خورشیدی: می‌توان انرژی خورشیدی را به الکتریسیته تبدیل کرد برای این کار دو روش اصلی وجود دارد. یک روش استفاده از حرارت خورشیدی و روش دیگر استفاده از صفحات خورشیدی فتوولتاییک است.
نیروگاه حرارتی- خورشیدی: تأسیساتی که با استفاده از آن‌ها انرژی جذب‌شده¬ی حرارتی خورشید به الکتریسیته تبدیل می‌شود، نیروگاه حرارتی خورشیدی نامیده می‌شود. در نیروگاه‌های حرارتی خورشیدی وظیفه اصلی بخش‌های خورشیدی تولید بخار موردنیاز برای تغذیه توربین‌ها است یا به‌عبارت‌دیگر می‌توان گفت که این نوع نیروگاه‌ها شامل دو قسمت هستند:
سیستم خورشیدی که پرتوهای خورشید را جذب کرده و با استفاده از حرارت جذب‌شده تولید بخار می‌نماید.
سیستمی موسوم به سیستم سنتی که همانند دیگر نیروگاه‌های حرارتی بخار تولید شده را توسط توربین و ژنراتور به الکتریسیته تبدیل می‌کند.
فتوولتاییک یا به‌اختصار PV، به پدیده‌ای که در اثر تابش نور و بدون استفاده از مکانیسم‌های محرک، الکتریسیته تولید کند، پدیده فتوولتائیک و به هر سیستمی که از این پدیده‌ها استفاده کند سیستم فتوولتائیک گویند. سیستم‌های فتوولتائیک یکی از پرمصرف‌ترین کاربردهای انرژی‌های نو می‌باشند. از سری و موازی کردن سلول‌های آفتابی می‌توان به جریان و ولتاژ قابل قبولی دست‌یافت. درنتیجه به یک مجموعه از سلول‌های سری و موازی شده پنل (Panel) فتوولتائیک می‌گویند.
در این روش با به‌کارگیری سلول خورشیدی، تولید مستقیم الکتریسیته از تابش خورشید امکان‌پذیر می‌شود. الکتریسیته یا می‌تواند به‌طور مستقیم از انرژی خورشید تولید شود و ابزارهای فتوولتایک استفاده کند یا به‌طور غیرمستقیم از ژنراتورهای بخار ذخایر حرارتی خورشیدی را برای گرما بخشیدن به یک سیال کاربردی مورداستفاده قرار می‌دهند.
پنل خورشیدی: این بخش درواقع مبدل انرژی تابشی خورشید به انرژی الکتریکی بدون واسطه مکانیکی می‌باشد که کلیه مشخصات سیستم را کنترل کرده و توان ورودی پنل¬ها را طبق طراحی انجام‌شده و نیاز مصرف‌کننده، به بارمصرفی یا باتری، تزریق و کنترل می‌کند.
ایران
ایران با داشتن حدود ۳۰۰ روز آفتابی در سال جزو بهترین کشورهای دنیا درزمینهٔ پتانسیل انرژی خورشیدی در جهان است. با توجه به موقعیت جغرافیای ایران و پراکندگی روستایی در کشور، استفاده از انرژی خورشیدی یکی از مهم‌ترین عواملی است که باید موردتوجه قرار گیرد. استفاده از انرژی خورشیدی یکی از بهترین راه‌های برق‌رسانی و تولید انرژی در مقایسه با دیگر مدل‌های انتقال انرژی به نقاط دورافتاده در کشور ازنظر هزینه، حمل‌ونقل، نگهداری و عوامل مشابه است.
در بسیاری از قسمت‌های ایران انرژی تابشی خورشید بسیار بالاتر از این میانگین بین‌المللی است و در برخی از نقاط حتی بالاتر از ۷ تا ۸ کیلووات ساعت بر مترمربع اندازه‌گیری شده است ولی به‌طور متوسط انرژی تابشی خورشید بر سطح سرزمین ایران حدود ۴٫۵ کیلووات ساعت بر مترمربع است.
