Energija sunčevog zračenja, ili solarna energija, predstavlja osnovu gotovo svih drugih izvora energije na zemlji. Kao akumulisani oblik solarne energije javljaju se fosilna goriva (ugalj, nafta i prirodni gas). Kao indirektni oblik pojave sunčeve energije na zemlji postoji energija vetra, energija vodenih tokova i energija biomase. Kada se govori o solarnoj energiji kao oblasti energetike, misli se na direktno iskorišćenje energije sunčevog zračenja za potrebe proizvodnje toplotne energije i proizvodnju električne energije.
Za proizvodnju toplotne energije iz sunčevog zračenja obično se koriste solarni kolektori za pripremu tehničke tople vode. Može se vršiti i zagrevanje stambenog, radnog ili industrijskog prostora, ili se preuzeta toplotna energija koristiti u nekim industrijskim procesima. Ključni problem kod upotrebe solarne energije za grejanje objekata je što je zimi najmanje ima, kada je najpotrebnija, i obrnuto, najviše je ima leti kada su potrebe za toplotnom energijom najmanje. Savremeni sistemi za akumulaciju toplotne energije mogu uspešno da premoste ovaj izazov. Takođe, već duže vreme je poznata i tehnologija trigeneracije, ali zbog svoje složenosti i niske efikasnosti u najvećem broju slučajeva nije konkurentna.
Proizvodnja električne energije se najjednostavnije obavlja uz pomoć fotonaponskih panela, i takav vid transformacije je praktično postao sinonim za solarne elektrane. Međutim, veoma značajno mesto u razvoju solarne energetike imaju i termosolarne elektrane. Njihova primena je obično pogodna samo za oblasti sa intenzivnim sunčevim zračenjem i u predelima sa neplodnim, pustinjskim zemljištem. Cena električne energije proizvedena u velikim termosolarnim elektranama je konkurentna ceni energije iz fotonaponskih postrojenja.
U svojoj osnovi, solarna energija je energija elektromagnetnog zračenja Sunca, koja dospeva na Zemljinu površinu. Ukupan spektar Sunčevog elektromagnetnog zračenja pokriva širok opseg talasnih dužina: od 0,1 nm do talasnih dužina reda 1 km. Najviše energije imaju talasne dužine od 360 do 700nm, koje vidom možemo prepoznati kao svetlost. Ujedno, to je i glavni donosilac energije na Zemljinoj kugli i pokretač klimatskog sistema u sloju atmosfere od tla do visine od desetak kilometara. Na površini tla se ovo zračenje transformiše i biva kao dugotalasno (infracrveno) zračenje reemitovano natrag u vasionu. Razlika između primljenog i reemitovanog zračenja (bilans zračenja) predstavlja glavnu energetsku komponentu klime svake tačke na Zemljinoj površini.
Prema Globalnom izveštaju za OIE za 2018. godinu kapaciteti za pripremu tople vode solarnom energijom su u 2017. godini dostigli 472 GW. Posebno su zanimljiva rešenja koja omogućavaju akumulaciju toplotne energije na duži vremenski period, od po nekoliko meseci do pola godine, čime se omogućava upotreba akumulisane toplotne energije u zimskom periodu. Jedan od lepših primera je Danska, koja i pored hladne klime vrlo uspešno koristi solarnu energiju za potrebe centralizovanog grejanja naselja. U 2017. godini površina solarnih kolektora u sistemima centralnog grejanja ove zemlje premašila je 1,5 miliona m2, a izgradnja novih kapaciteta nastavlja eksponencijalno da raste.
Fotonaponske elektrane predstavljaju najperspektivniji obnovljivi izvor energije. U 2017. godini u rad je pušteno više fotonaponskih elektrana nego elektrana na ugalj, prirodni gas i nuklearnih elektrana zajedno. Fotonaponske elektrane sa novih 101 GW, što čini 55% novoinstalisanih elektrana u OIE 2017. godine, apsolutno dominiraju u energetici širom sveta. Na kraju 2017. godine preko 400 GW solarnih postrojenja ovog tipa je bilo priključeno na elektroenergetski sistem. Lavinski efekat pada cene fotonaponske tehnologije i njene sve šire upotrebe u od 2010. godine, doveo je do toga da instalacija solarne elektrane košta manje od 1000 evra po instalisanom kilovatu. Cena električne energije iz novih kapaciteta je već ispod 5 evrocenti po kilovatčasu.
Zanimljivo je da i termosolarne elektrane, iako složeni i naizgled skupi objekti, imaju sve više investitora. Tri su osnovne prednosti ovih objekata u odnosu na fotonaponske elektrane. Prema statistici Međunarodne agencije za OIE, praktično sve termosolarne elektrane ovog tipa izgrađene u svetu daju preko 2000 kWh/m2, najnovije čak i do 3000 kWh/m2, dok fotonaponske uz najoptimalnije uslove ne mogu da daju više od 300 kWh/m2. Drugo, uz odgovarajuću akumulaciju toplotne energije termosolarne elektrane premošćuju najveći nedostatak koji prati fotonaponske elektrane - jednovremenost proizvodnje električne energije i prisustva sunčevog zračenja. Većina termosolarnih postrojenja može da produži svoj rad i u večernjim satima kada je još uvek velika potrošnja električne energije, neke čak i preko 8 časova. Treće, sa dovoljno velikom akumulacijom toplote termosolarne elektrane imaju vrlo visoku efikasnost iskorišćenja instalisanog kapaciteta (preko 60%) i mogu biti korišćenje u balansiranju elektroenergetskog sistema. I pored visoke cene tehnologije (od 6000 do 12000 USD/kW), najavljuje se pad cene električne energije iz ovih elektrana iz opsega 0,1-0,3 USD/kWh na vrednosti ispod 0,1 USD/kWh. Iako u svetu ima instalisano svega 4,9 GW termosolarnih elektrana, trend pada cena i poboljšanja perfomansi će postepeno dovodi termosolarne elektrane u konkurentnu poziciju svim drugim tehnologijama.