Energia słoneczna stanowi niezwykle istotne źródło energii odnawialnej. Energetyka słoneczna jest bardzo prężnie rozwijającą się gałęzią przemysłu, ze względu na opłacalność oraz ochronę naturalnego środowiska.
Pozyskanie energii słonecznej umożliwiają ogniwa fotowoltaiczne (zwane również fotoogniwem, solarem lub ogniwem słonecznym). Urządzenie to przemienia pozyskaną energię z promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Dzieje się tak w wyniku wykorzystania półprzewodnikowego złącza typu p-n, a przepływ elektronów prowadzi do powstania napięcia elektrycznego. Efekt fotowoltaiczny zauważył A.C. Becquerel w 1839 roku. Wytworzenie energii za pomocą fotoogniw wiąże się z wyższymi kosztami, niż w przypadku energii jądrowej. Jednakże korzysta się z tego rozwiązania, by połączyć prąd w miejscach odizolowanych od innych źródeł bądź w domach położonych na niekorzystnym terenie. Ogniwa słoneczne umożliwiają też wytworzenie niewielkiego napięcia w przenośnych urządzeniach o małej mocy, takich jak kalkulatory, zegarki i lampy. Sprawdzają się również w kosmosie, gdzie nie brakuje energii słonecznej, a inne źródła wymagałyby określonego paliwa.

Zdarza się, że ogniwa fotowoltaiczne stosowane są do zasilania automatów telefonicznych, kamer monitorujących ruch oraz urządzeń pomiarowych. Możliwe to jest z racji niewielkiego czasu zasilania tych urządzeń. W przypadku obniżenia cen fotoogniw, zaistniałaby możliwość wykorzystanie ich do większych urządzeń, bez konieczności drastycznego wzrostu cen na dane przedmioty lub maszyny.

Energię słoneczną najczęściej wykorzystuje się do wytwarzania prądu przy użyciu specjalnych baterii. Przetwarzanie energii słonecznej umożliwiają kolektory wodne i powietrzne, wytwarzają one ciepło, które może służyć do ogrzewania mieszkań i innych pomieszczeń, podgrzewania wody oraz suszenia produktów rolnych.
Niezwykle przyszłościowym rozwiązaniem w wytwarzaniu energii pozyskanej z promieni słonecznych mogą być elektrownie oparte na lustrach. Przy pierwszej wersji wykorzystuje się tzw. silnik Stirlinga. Ciepło skupione z układu luster, przy pomocy silnika, napędza generator elektryczny, tworząc tym samym elektrownie słoneczną o średniej mocy 25 kW. Inna opcja przewiduje rozległy układ ruchomych luster, w centrum którego znajdowałaby się wieża ciepłownicza. Uzyskanie ciepła o temperaturze nawet 3000 stopni C. i skierowanie promieni słonecznych na określony punkt na wieży (piec, wypełniony ciekłym sodem), pozwoliłoby na uzyskanie mocy rzędu 11 MW.