人类利用太阳的历史已有3000多年，然而将太阳能作为一种能源和动力加以利用，却只有300多年。仅仅到20世纪，人类才真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”，“未来能源结构的基础”。20世纪70年代以来，太阳能科技发展迅速，太阳能利用日新月异。
1615年，法国工程师所罗门·德·考克斯发明了世界上第一台由太阳能驱动的发动机，这开启了近代太阳能利用的先河。此项发明是一台利用太阳能加热空气、使其膨胀做功而抽水的机器。
在1615年～1900年之间，世界上又发明了许多太阳能利用装置，包括多台太阳能动力装置和其它一些太阳能装置。这些动力装置有很多缺点：运用聚光方式采集阳光；发动机功率小；工质主要是水蒸汽，价格贵，实用性不大；大部分为太阳能爱好者个人研究制造等等。
在整个20世纪，太阳能科技发展历史大体可分为七个阶段。
第一阶段（1900年～1920年）
从1900年到1920年为第一阶段。在此期间，太阳能动力装置仍是世界上太阳能研究的重点。但聚光方式开始多样化，人们开始采用平板集热器、低沸点工质，装置体积加大，输出功率最大达到73.64千瓦，实用目的比较明确，但价格仍然很昂贵。
此间建造的装置比较典型的有三台：1901年，美国加州制造出一台太阳能抽水装置，聚光器为截头圆锥形，功率是7.36千瓦；1902年～1908年，美国采用平板集热器和低沸点工质，制造出了五套双循环太阳能发动机；1913年，人们在埃及开罗以南建成一台太阳能水泵，它由5个抛物槽镜组成，每个长62.5米，宽4米，总采光面积达到1250平方米。
第二阶段（1920年～1945年）
从1920年到1945年为第二阶段。在这20多年中，太阳能研究工作处于低潮，矿物燃料的大量开发利用和二战爆发是太阳能研究几乎停滞的两个主要原因。当时参加研究工作的人数和研究项目大为减少，太阳能研究工作受到了一定的冷落。
第三阶段（1945年～1965年）
从1945年到1965年为第三阶段。在第二次世界大战结束后的20年里，有些人注意到石油和天然气资源在迅速减少，强烈呼吁人们予以重视。由此，被冷落的太阳能研究工作逐渐开始恢复，人们成立了太阳能学术组织，并举办了各种学术交流和展览会，太阳能研究热潮再次兴起。
这一阶段，太阳能研究工作取得一些重要的进步：1945年，美国贝尔实验室研制出实用型硅太阳电池，使光伏发电大规模应用有了可能；1955年，在第一次国际太阳热科学会议上，以色列、泰国等提出选择性涂层基础理论，并成功研制出实用的黑镍等选择性涂层，为高效集热器的发展奠定了基础。
此外，还有其它一些重要成果：1952年，在比利牛斯山的东部，法国国家研究中心建成一座功率为50千瓦的太阳炉；1960年，世界上第一套用平板集热器供热的氨—水吸收式空调系统在美国佛罗里达建成，制冷能力为5冷吨；1961年，斯特林发动机问世。
在这一阶段，太阳能基础理论和基础材料的研究，也取得一些重大的突破；平板集热器在技术上逐渐成熟；人类建成了一批实验性太阳房，太阳能吸收式空调的研究取得进展；人们初步探讨和研究了难度较大的斯特林发动机和塔式太阳能热发电技术。
第四阶段（1965年～1973年）
1965年到1973年为第四阶段。由于太阳能利用技术处于成长阶段，不成熟，而且投资大，效果不理想，很难与常规能源竞争，因此得不到公众、企业和政府的重视和支持。
因此，这一阶段的太阳能研究工作又滑回到低潮期。
第五阶段（1973年～1980年）
1973年至1980年为第五阶段。在世界各种能源中，石油一直担任主角，是左右经济、决定一个国家生死存亡、发展和衰退的重要因素。1973年10月中东战争爆发，石油输出国组织一致行动，采取石油禁运、暂停出口等办法，支持中东人民的斗争。因此，依靠中东地区大量廉价石油的西方国家发生了“能源危机”，在经济上遭到了沉重的打击。
这次“危机”在客观上使人们意识到：必须自己发展新能源，减少对能源输出国家的依赖，减少对传统能源的依赖。这就使许多国家，尤其是一些发达的工业国家，再一次加强了对太阳能及其它可再生能源技术研究开发的支持，开发利用太阳能的热潮在世界上再次兴起。
1973年，美国制定了政府级阳光发电计划，太阳能研究经费大幅度增大，并且成立了太阳能开发银行，用以促进太阳能产品的商业化；1974年，日本公布了政府制定的“阳光计划”，并投入了大量的人力、物力和财力来实施这一计划。
世界上开发利用太阳能热潮的重新出现，对我国也产生了重大的影响。一些科技人员，纷纷投身到太阳能研究开发工作中。科技人员开展的活动有出书办刊，介绍国际上太阳能利用动态，积极向政府及有关部门提建议，在农村推广应用太阳灶，在城市研制开发太阳能热水器，开始在地面应用空间用的太阳能电池等等。
1975年，“全国第一次太阳能利用工作经验交流大会”在河南安阳召开，这进一步推动了我国太阳能事业的发展。会议之后，我国政府制定了太阳能研究和推广工作计划，并给与专项经费和物资支持。太阳能课题组和研究室在一些大学和科研院所纷纷设立，有的地方还开始筹建太阳能研究所。这一时期，太阳能开发利用工作处于前所未有的繁荣发展时期。
第六阶段（1980年～1992年）
从1980年到1992年为第六阶段。20世纪80年代，太阳能研究开发利用工作再次陷入低潮。世界上许多国家相继大幅度削减太阳能研究经费，其中美国最为突出。
导致这种情况发生的主要原因有以下几个方面：世界石油价格大幅度下降，而太阳能产品造价昂贵，价格居高不下，缺乏竞争力；太阳能技术方面没有重大的突破，仍旧不能提高效率和降低成本，因此一些人开发利用太阳能的信心动摇了；核能发展较快，抑制了太阳能的研究开发。
我国太阳能的研究工作，步国际上太阳能研究工作低落的后尘，也受到一定程度的削弱，甚至有人提出：太阳能利用投资大、效果差、贮能难、占地广，认为太阳能是未来能源，等待外国研究成功后我国再引进技术。虽然抱有这种观点的人是少数，但也十分有害，其对我国太阳能研究工作的发展造成了不良的影响，太阳能开发研究经费大幅度削减。但研究工作并没有中断，有的项目还获得了较大的进展，对太阳能研究工作的冷落促使人们去认真审视以往的计划和制定的目标，调整研究工作重点，争取以较少的投入获取较大的成果。
第七阶段（1992年至今）
1992年至今，由于人类大量消耗矿物能源，全球能源短缺、生态环境被污染与破坏，这些都严重威胁着人类的生存和发展。在这一背景下，1992年联合国“世界环境与发展大会”在巴西召开，会议通过了《里约热内卢环境与发展宣言》、《21世纪议程》和《联合国气候变化框架公约》等一系列重要文件，把环境与发展结合在一起，确立了可持续发展模式。
这次会议之后，世界各国开始加强清洁能源技术的研究与开发，将利用太阳能与环境保护结合在一起，使太阳能利用工作重新复兴起来，并逐渐得到加强。
这次大会之后，我国政府更加重视环境与发展，明确要“因地制宜地开发和推广太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物能等清洁能源”，提出了10条对策和措施，并制定了《中国21世纪议程》，进一步指出太阳能的开发利用为重点发展项目。1995年国家计委、国家科委和国家经贸委制定了《新能源和可再生能源发展纲要》，提出在1996年～2010年我国新能源和可再生能源的发展目标、任务以及相应的对策和措施。制定和实施这些文件，进一步推动和促进了我国太阳能的研究与开发事业。
1996年，联合国“世界太阳能高峰会议”在津巴布韦召开，并发表了《哈拉雷太阳能与持续发展宣言》，会上讨论了《世界太阳能10年行动计划》（1996～2005年）、《国际太阳能公约》、《世界太阳能战略规划》等重要文件。这次会议要求全球共同行动，广泛利用太阳能，进一步表明了联合国和世界各国对开发太阳能的坚定决心。
1992年以后，世界太阳能利用再次进入了一个新的发展期，其突出特点是太阳能利用与世界可持续发展和环境保护紧密结合，全球一致行动。
另外，这时期太阳能的开发利用还呈现另外一些特点：太阳能发展目标明确，重点突出，措施得力，从而可以避免以前忽冷忽热、过热过急的弊端，保证了太阳能事业的长期顺利发展；在加大太阳能研发力度的同时，注意及时将科技成果转化为现实生产力，大力发展太阳能产业，加速太阳能商业化进程，进一步扩大太阳能利用的领域与规模，逐渐提高经济效益；国际太阳能领域的合作空前活跃，不断扩大规模，效果极为明显。
总之，在20世纪的100年里，太阳能利用的发展道路不是一帆风顺的，高潮与低潮交叉互进，一般每次高潮期后都会出现低潮期，处于低潮期的时间大约有45年。
与煤、石油、核能的研发利用的发展历程完全不同，人们对太阳能的利用认识差别大，太阳能利用研发多反复，太阳能利用的发展时间漫长。这充分说明了太阳能开发是史无前例的，其难度较大，短时间内难以实现大规模利用；另一方面也说明矿物能源供应、政治和战争等多方面因素影响太阳能利用，发展道路比较曲折。
尽管如此，20世纪取得的太阳能科技进步，从总体来看仍比以往任何一个世纪都大。