太阳是一个巨大的能源宝库。尽管太阳向四面八方辐射的热量只有二十二亿分之一到达地球表面，但每秒钟到达地面的总能量还高达80万亿千瓦。如果用它来发电，可以得到比现在全球发电总量大5万倍以上的电力。
现在利用太阳能的方法主要有两种：一种是把太阳光聚集起来直接转换为热能（即光-热转换）；另一种是把太阳能聚集起来直接转换为电能（即光-电转换）。用来进行光-热转换的聚光装置主要有平板型集热器和抛物面型反射聚光器。集热器和聚光器可用来供暖、干燥、蒸馏、高温处理等等。世界上最大的抛物面型反射聚光器有九层楼高，总面积达2 500平方米，中心焦点温度达4 000℃。比较简单和可广泛推广的则是太阳灶、太阳能热水器和太阳能干燥器等。
用来进行光-电转移的聚光装置主要是太阳能电站和太阳能电池。太阳能电站分地面和高空两种。地面太阳能发电站需设有储能装置，以供夜间或阴雨天发电需要。高空太阳能电站是一种设在地球同步轨道上的卫星发电站。由于卫星电站在太空中运行，没有地球大气的反射、散射和吸收，因此可以大面积、高效地聚集太阳光。卫星电站上装有许多大型太阳能电池板，可把太阳能收集起来转换为电能。再通过微波发生器把直流电能转换成微波电能，然后由卫星上的微波发射天线向地球进行微波输电。地面接收天色把收到的微波经过整流后，送往各地的电力网，为广大用户供电。
太阳能电池是利用“光电效应”将太阳辐射能转移成电能的位置。太阳能电池分硅电池、硫化镉电池、碲化镉电池和砷化镓电池等多种。较常用的是硅电池，它用半导体材料硅制成，它的转换效率一般可达13～20%。1988年，美国桑迪亚国家实验室制成高效率的堆积式多结太阳能电池，它的光电转换效率高达31%。