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L'énergie solaire, que l'on trouve à la surface de la terre sous forme de lumière et de chaleur, peut être exploitée de diverses manières: au moyen d'installations photovoltaïques (PV) pour générer de l’électricité, au moyen de capteurs solaires thermiques pour produire de la chaleur (eau chaude et/ou chauffage d'appoint) ou au moyen de concentrateurs pour activer des processus chimiques et produire de l'électricité.
Les installations PV sont avant tout composées de modules (ou panneaux) photovoltaïques, eux-mêmes composés de cellules. Ces cellules sont faites de matériaux semi-conducteurs (généralement à base de silicium) comme ceux utilisés pour la fabrication des puces pour ordinateurs. Elles transforment le rayonnement solaire en électricité, plus précisément en courant continu. Ce dernier est transformé, grâce à un onduleur, en courant alternatif, qui peut être soit utilisé directement sur place (consommation propre), soit injecté dans le réseau public. Le photovoltaïque est une technologie-clé pour assurer un approvisionnement énergétique durable. L'électricité solaire représente un potentiel considérable puisque le photovoltaïque devrait couvrir quelque 20% des besoins actuels en électricité d'ici 2050.
L’utilisation de la chaleur solaire au moyen d’une installation solaire thermique est quant à elle une option intéressante pour la production d'eau chaude et le chauffage d'appoint. Une installation solaire thermique se combine parfaitement avec tout autre type de chauffage fonctionnant aux énergies renouvelables, tel que chauffage au bois, pompe à chaleur ou chauffage à distance. De plus, le solaire thermique peut servir à diverses applications où le besoin en chaleur est important, que ce soit dans un ménage privé, dans le secteur des services ou dans l’industrie. Représentant une part encore relativement faible à l'heure actuelle de la consommation totale de notre pays, la chaleur solaire présente néanmoins un large potentiel. Si tous les bâtiments existants étaient rénovés de manière optimale sur le plan énergétique, l'installation de capteurs solaires permettrait de couvrir l'ensemble des besoins thermiques des ménages suisses.
Les centrales solaires thermiques offrent une opportunité supplémentaire d’utilisation de l'énergie solaire. Nécessitant un très fort ensoleillement annuel, elles ne sont toutefois pas rentables sous nos latitudes. En théorie, il suffirait de construire des centrales solaires utilisant des miroirs concentrateurs sur environ 1% de la surface du Sahara pour couvrir les besoins en électricité de l'ensemble de notre planète.
En dehors des systèmes standards de stockage, l'énergie solaire peut être stockée par des procédés chimiques. Nombre de programmes de recherche et de développement étudient les technologies des procédés et des réacteurs susceptibles d'être mises en œuvre, à long terme, pour permettre le stockage chimique et le transport de l'énergie solaire. L'accent est mis sur la production d'hydrogène au moyen du cycle ZnO/Zn.