انرژی خورشیدی
پتانسیل

تقریباً نیمی از انرژی خورشیدی که به سمت زمین می‌آید به سطح زمین می‌رسد.
میانگین خورشید دهی. تأمین انرژی خورشیدی از مساحتی به اندازه نقطه‌های سیاه نظری تعیین شده بر روی نقشه برای تأمین تمام انرژی مورد نیاز بشر که تقریباً ۱۸ تراوات است، کافیست.
همچنین ببینید: تابش خورشیدی
زمین ۱۷۴ پتاوات (PW) تابش خورشیدی ورودی (خورشید دهی (به انگلیسی: insolation) را در قسمت فوقانی جو دریافت می‌کند. تقریباً ۳۰٪ از این انرژی دوباره به فضا بازتابیده می‌شود در حالی که بقیه توسط ابرها، اقیانوس‌ها و توده‌های خاک جذب می‌شوند. طیف نور خورشید در سطح زمین بیشتر در محدوده مرئی و نزدیک-فروسرخ پخش می‌شود و قسمت کوچکی در نزدیک-فرا بنفش قرار دارد. اکثر جمعیت جهان در مناطقی با میزان خورشید دهی ۱۵۰–۳۰۰ وات بر مترمربع یا ۳٫۵–۷٫۰ کیلووات ساعت بر مترمربع در روز زندگی می‌کنند.
تابش خورشید توسط سطح زمین، اقیانوس‌ها - که حدود ۷۱٪ کره زمین را پوشش می‌دهد - و جو جذب می‌شود. هوای گرم حاوی آب تبخیر شده از اقیانوس‌ها بالا رفته و باعث گردش جوی یا همرفت می‌شود. هنگامی که هوا به ارتفاع زیادی می‌رسد، جایی که دما کم است، بخار آب تبدیل به ابرهایی متراکم می‌شود، که بر روی سطح زمین به شکل باران فرود می‌آید و چرخه آب را کامل می‌کند. گرمای نهانِ چگالش آب با افزایش همرفت، پدیده‌های جوی مانند باد، سایکلون‌ها و آنتی سایکلون‌ها را تولید می‌کند. نور خورشید جذب شده توسط اقیانوس‌ها و خشکی‌ها، دمای سطح را در دمای متوسط ۱۴ درجه سلسیوس نگه می‌دارد. گیاهان سبز با استفاده از فتوسنتز، انرژی خورشیدی را به انرژی ذخیره شده شیمیایی تبدیل می‌کنند که باعث تولید غذا، چوب و زیست توده‌ای می‌شود که از آن سوخت‌های فسیلی حاصل می‌شود.
کل انرژی خورشیدی جذب شده توسط جو زمین، اقیانوس‌ها و توده‌های زمین تقریباً ۳٬۸۵۰٬۰۰۰ اگزاژول (EJ) در سال است. در سال ۲۰۰۲، یک ساعت از این انرژی بیش از کل انرژی مورد نیاز در کل سال بوده‌است. فتوسنتز سالانه ۳۰۰۰ اگزاژول از این انرژی را به شکل زیست‌توده ذخیره می‌کند. میزان انرژی خورشیدی رسیده به سطح کره زمین به قدری زیاد است که در یک سال تقریباً دو برابر بیشتر از مجموع تمام انرژی قابل استحصال از تمام منابع تجدیدناپذیر موجود بر روی کره زمین شامل زغال‌سنگ، نفت، گاز طبیعی و اورانیوم استخراج شده‌است.
میزان انرژی خورشیدی که می‌تواند توسط انسان استفاده شود با میزان انرژی خورشیدی موجود در نزدیکی سطح کره زمین متفاوت است، زیرا عواملی مانند موقعیت جغرافیایی، زمان از روز، پوشش ابر و سرزمین موجود برای انسان، میزان انرژی خورشیدی قابل استحصال را محدود می‌کند.
جغرافیا بر پتانسیل انرژی خورشیدی تأثیر می‌گذارد زیرا مناطقی که به خط استوا نزدیکتر هستند مقدار بیشتری تابش خورشید دارند. با این حال، استفاده از سیستم‌های فتوولتائیک که می‌توانند موقعیت خورشید را دنبال کنند، می‌تواند به‌طور قابل توجهی پتانسیل انرژی خورشید را در مناطقی که از استوا فاصله دارند، افزایش دهد.
تغییر زمان بر پتانسیل انرژی خورشیدی تأثیر می‌گذارد زیرا در طول شب، تابش خورشیدِ کمی برای جذب صفحات خورشیدی در سطح زمین وجود دارد. این امر میزان انرژی را که صفحات خورشیدی می‌توانند در طول یک شبانه‌روز جذب کنند محدود می‌کند. پوشش ابر می‌تواند بر پتانسیل صفحات خورشیدی تأثیر بگذارد زیرا ابرها نور ورودی خورشید را مسدود کرده و نور موجود برای سلول‌های خورشیدی را کاهش می‌دهند.
علاوه بر این، در دسترس بودن زمین تأثیر زیادی در انرژی خورشیدی موجود دارد زیرا صفحات خورشیدی فقط در زمینی قابل استفاده است که استفاده نشده و برای صفحات خورشیدی مناسب باشد. بام‌ها مکان مناسبی برای سلول‌های خورشیدی هستند، و بسیاری از افراد فهمیده‌اند که می‌توانند از این طریق مستقیماً در خانه‌های خود انرژی جمع کنند. مناطق دیگری که برای سلول‌های خورشیدی مناسب هستند، زمین‌هایی هستند که برای سایر کسب‌وکارها استفاده نمی‌شوند.
فناوری‌های خورشیدی بسته به نوع جذب، تبدیل و توزیع نور، به خورشیدی منفعل یا خورشیدی فعال تقسیم می‌شوند. اگرچه انرژی خورشیدی در درجه اول به استفاده از تابش خورشید برای اهداف عملی اشاره دارد، اما تمام انرژی‌های تجدیدپذیر، به غیر از انرژی زمین‌گرمایی و برق جزر و مدی، انرژی خود را مستقیم یا غیرمستقیم از خورشید می‌گیرند.
در تکنیک‌های خورشیدی فعال از فتوولتائیک، انرژی خورشیدی متمرکز، کلکتورهای حرارتی خورشیدی، پمپ‌ها و فن‌ها برای تبدیل نور خورشید به خروجی‌های مفید استفاده می‌شود. روش‌های خورشیدی غیرفعال شامل انتخاب موادی با ویژگی‌های گرمایی مطلوب، طراحی فضاهایی که به‌طور طبیعی هوا را به گردش درمی‌آورند و موقعیت‌دهی ساختمان به سمت خورشید می‌باشد. فناوری‌های خورشیدی فعال، تأمین انرژی را افزایش می‌دهند و از فناوری‌های جانبی تأمین به حساب می‌آیند، در حالی که فناوری‌های غیرفعال خورشیدی، نیاز به منابع جایگزین را کاهش می‌دهند و به‌طور کلی فناوری‌های سمت تقاضا محسوب می‌شوند.