Các ứng dụng năng lượng mặt trời bao gồm: Nước nóng năng lượng mặt trời, chiếu sáng, năng lượng mặt trời nấu ăn, nước sạch thông qua chưng cất, điện năng lượng mặt trời, không gian sưởi ấm và làm mát thông qua kiến trúc năng lượng mặt trời, quá trình tích nhiệt độ cao cho mục đích công nghiệp, điện năng lượng mặt trời dựa trên các động cơ nhiệt và tế bào quang điện. 

 

Thu năng lượng mặt trời, cách phổ biến nhất là sử dụng tấm panel.

Công nghệ năng lượng mặt trời được phổ biến một trong hai cách thụ động và chủ động tùy thuộc vào cách thu, chuyển đổi và phân phối năng lượng mặt trời. 

Kỹ thuật năng lượng mặt trời chủ động bao gồm việc sử dụng các tấm panel thu quang điện và thu nhiệt năng lượng mặt trời. Họat động công nghệ làm tăng nguồn cung cấp năng lượng gọi là công nghệ nguồn cung. Kỹ thuật năng lượng mặt trời thụ động bao gồm định hướng một tòa nhà với Mặt Trời, lựa chọn vật liệu với khối lượng nhiệt thuận lợi, hiệu ứng phân tán ánh sáng và thiết kế không gian tự nhiên lưu thông không khí. Công nghệ thụ động làm giảm nhu cầu năng lượng gọi là công nghệ phía cầu.

 

 

Sự tiếp nắng (Insolation) và bức xạ năng lượng từ Mặt Trời (Solar radiation)

 

Khoảng một nửa số năng lượng mặt trời đến được bề mặt trái đất.

Trái đất nhận được 174 petawatts (PW = 1015W) của bức xạ mặt trời (sự tiếp nắng) tại tầng cao khí quyển. Khoảng 30% phản xạ trở lại vào không gian, trong khi phần còn lại được hấp thụ bởi đám mây, đại dương và các vùng đất. Quang phổ của ánh sáng mặt trời ở bề mặt của Trái đất chủ yếu truyền qua các tia có thể nhìn thấy, sóng ngắn hồng ngoại va một phần nhỏ các sóng ngắn tia cực tím.

 

Bề mặt trái đất, đại dương và khí quyển hấp thụ bức xạ mặt trời, và điều này làm tăng nhiệt độ của chúng. Hơi nước bốc hơi từ các đại dương tăng lên, là nguyên nhân đối lưu tuần hòan của khí quyển. Khi không khí bốc lên cao, nơi mà nhiệt độ thấp, hơi nước ngưng tụ thành mây rồi mưa trên bề mặt trái đất, hoàn thành chu trình nước. Các nhiệt ẩn của sự ngưng tụ nước đối lưu khuếch đại, tạo ra các hiện tượng khí quyển như gió, lốc xoáy và chống lốc xoáy. Ánh sáng mặt trời bị hấp thụ bởi các đại dương và các vùng đất giữ nhiệt độ trung bình trên bề mặt trái đất khỏang 14°C. Bởi quang hợp, cây xanh chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học, thành phần trong thực phẩm, gỗ và sinh khối, từ đó có nguồn gốc nhiên liệu hóa thạch.

 

Năng lượng mặt trời tỏa đến trái đất hàng năm & Năng lượng con người sử dụng
 

 

Tổng số năng lượng mặt trời hấp thụ mỗi năm bởi bầu khí quyển, đại dương và các vùng đất là khoảng 3.850.000 exajoules (EJ = 1018J), số liệu trong năm 2002. Mức năng lượng mặt trời tỏa xuống trái đất trong 1 giờ nhiều hơn năng lượng thế giới sử dụng trong một năm. Năng lượng mặt trời đến bề mặt của trái đất lớn gấp đôi so với tổng tất cả nguồn năng lượng hóa thạch của trái đất như: than, dầu, khí đốt tự nhiên, và uranium được khai thác.

 

Từ bảng các nguồn tài nguyên có thể thấy rằng, năng lượng mặt trời, gió hay sinh khối sẽ đủ để cung cấp tất cả các nhu cầu năng lượng của chúng ta. Tuy nhiên, tăng sử dụng năng lượng sinh khối đã có một tác động tiêu cực về sự nóng lên toàn cầu và tăng đáng kể giá lương thực vì phải chuyển rừng và cây trồng vào sản xuất nhiên liệu sinh học. Nhưng tăng sử dụng nguồn năng lượng mặt trời và gió thì sẽ tốt hơn.

 

Năng lượng mặt trời có thể được khai thác ở mức độ khác nhau trên thế giới, tùy thuộc vào vị trí địa lý, gần với đường xích đạo hơn "tiềm năng" năng lượng mặt trời hiệu quả hơn.