พลังงานแสงอาทิตย์จัดเป็นพลังงานหมุนเวียนที่สำคัญที่สุดของโลก และเป็นพลังงานสะอาดไม่ทำปฏิกิริยาใด ๆ อันจะทำให้สิ่งแวดล้อมเป็นพิษ มนุษย์เราจึงได้มีการนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ประโยชน์ตั้งแต่โบราณกาล เริ่มแต่การใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์ในการทำให้วัสดุหรืออาหารแห้ง จนกระทั่งมาถึงในยุคปัจจุบันที่มีการนำพลังงานจากแสงอาทิตย์มาใช้อย่างเป็นระบบ เช่น การผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ หรือการผลิตน้ำร้อนจากแสงอาทิตย์ เป็นต้น
เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์อาจจำแนกเป็น 2 รูปแบบ โดยคำนึงถึงประโยชน์ที่ได้รับ รูปแบบที่ 1 คือ เทคโนโลยีการผลิตพลังงานความร้อนจากพลังงานแสงอาทิตย์ และรูปแบบที่ 2 คือ เทคโนโลยีการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์
1. การผลิตพลังงานความร้อนจากพลังงานแสงอาทิตย์เบื้องต้น
การนำพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ไปใช้ในรูปของพลังงานความร้อนถือเป็นการนำพลังงานแสงอาทิตย์ไปใช้งานโดยตรง โดยอุปกรณ์หลักในการรับพลังงานแสงอาทิตย์ คือแผงรับแสงอาทิตย์ (solar collector) ซึ่งอาจเป็นแบบแผ่นเรียบ (flat plate collector) แบบแผ่นโค้งพาราโบลา (parabolic collector) หรือแบบจาน (dish collector)
การนำพลังงานความร้อนไปใช้งานอาจนำไปใช้โดยผ่านตัวกลางก่อน ซึ่งตัวกลางที่เป็นที่นิยม ได้แก่ น้ำ ในลักษณะของอุปกรณ์ผลิตน้ำร้อน (solar water heater) และอากาศ ในลักษณะของอุปกรณ์ผลิตอากาศร้อน (solar air heater) จากนั้นความร้อนจากตัวกลางจะถูกนำไปใช้ประโยชน์ในรูปแบบต่าง ๆ น้ำร้อนที่ผลิตได้อาจนำไปใช้งานโดยตรงในการอุปโภคบริโภคในครัวเรือนหรืออาคารใหญ่ เช่น โรงแรมหรือโรงพยาบาล ขณะที่อากาศร้อนที่ผลิตได้อาจนำไปใช้ในการอบแห้งพืชผลทางการเกษตร หรือพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์อาจถูกนำไปใช้งานโดยตรง เช่น การหุงต้มอาหารด้วยเตาหุงต้มพลังงานแสงอาทิตย์
2. การผลิตพลังงานไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์เบื้องต้น
การผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ถือเป็นวิวัฒนาการด้านวิศวกรรมที่สำคัญอย่างหนึ่งของมนุษย์ โดยผ่านอุปกรณ์ที่เรียกว่า เซลล์แสงอาทิตย์ (solar cell หรือ photovoltaic cell) ซึ่งเป็นสิ่งประดิษฐ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่งที่ถูกนำมาใช้ผลิตไฟฟ้า เนื่องจากสามารถเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้โดยตรง ส่วนใหญ่เซลล์แสงอาทิตย์จะทำมาจากสารกึ่งตัวนำจำพวกซิลิคอน (อยู่ในประเภทเดียวกับทราย) มีราคาถูกที่สุดและมีมากที่สุดบนพื้นโลก โดยนำมาผ่านกระบวนการทางวิทยาศาสตร์เพื่อผลิตให้เป็นแผ่นบางบริสุทธิ์
สำหรับหลักการทำงานเบื้องต้นนั้น ทันทีที่แสงตกกระทบบนแผ่นเซลล์ รังสีของแสงที่มีอนุภาคของพลังงานประกอบที่เรียกว่า โฟตอน (photon) จะถ่ายเทพลังงานให้แก่อิเล็กตรอน (electron) ในสารกึ่งตัวนำจนมีพลังงานมากพอที่จะกระโดดออกมาจากแรงดึงดูดของอะตอม (atom) และเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ ดังนั้นเมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ครบวงจรจะทำให้เกิดไฟฟ้ากระแสตรงขึ้น ลักษณะการผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์จะมีประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าสูงที่สุดในช่วงเวลากลางวัน จึงเหมาะที่จะนำเซลล์แสงอาทิตย์มาใช้ผลิตไฟฟ้าเพื่อแก้ไขปัญหาการขาดแคลนพลังงานไฟฟ้าในช่วงกลางวัน