太阳能一般指太阳光的辐射能量。在太阳内部进行的由“氢”聚变成“氦”的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，并不断向宇宙空间辐射能量，这种能量就是太阳能。太阳内部的这种核聚变反应，可以维持几十亿至上百亿年的时间。太阳向宇宙空间发射的辐射功率为3.8×1023千瓦的辐射值，其中二十亿分之一到达地球大气层。到达地球大气层的太阳能，30%被大气层反射，23%被大气层吸收，其余的到达地球表面，其功率为800000亿千瓦，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于燃烧500万吨煤释放的热量。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。
太阳能房
太阳能暖房是利用太阳辐射能量来代替部分常规能源，使室内达到一定环境温度的一种建筑物。
太阳电池
太阳电池可以有效吸收太阳能，并将其转化成电能的半导体部件。太阳电池又称为光伏器件或光电池，在受到光照时，因吸收光而产生电子-穴对。其中一部分电子-空穴对能够迁移到PN结的内电场处，而被电场分开，并向相反方向运动，从而形成光电流和光电压。太阳电池主要有单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池等，在太阳电池的光-能量转换过程中，不需要经过其他中间能量形式，只要排出废热。太阳电池可用作航天飞行器、航标灯、无人中继站的电源，还可用于电牧栏、太阳能水泵、电子表和计算器中，并可作为光敏元件来使用。
太阳电池是利用光生伏特效应将太阳光的能量直接转换为电能的固态电子器件。在受到光照时，太阳电池因吸收光而产生电子-空穴对。其中一部分电子-空穴对能够迁移到PN结的内电场处而被电场分开向相反方向运动，从而形成光电流和光电压，这就是光生伏特效应。在太阳电池的光-电能量转换过程中，不需经过其他中间能量形式，只是排出热量成为废热。
太阳电池的分类
太阳电池的种类，主要有硅电池、流化镉电池、砷化镓电池、砷化镓－砷化铝镓电池等。常用的太阳电池是单晶硅电池，它的转换效率一般可达13%～17%。20世纪60年代开始，太阳电池就在人造卫星上作主电源使用。在空间应用的基础上，太阳电池在地面的应用也获得了发展，逐步成为一种特殊场合的辅助能源。作为小功率的特殊电源，太阳电池已在灯塔、航标、微波中继站、电围栏、铁路信号、电视差转、电视接收、无人气象站、金属阴极保护、抽水灌溉等方面广泛应用。据统计，到20世纪90年代中期，世界上100千瓦以上的太阳电池发电站有数十座。
太阳能帆船横穿大西洋
瑞士一艘太阳能船只8日抵达目的地美国纽约。这是世界上首次依靠太阳能完成横穿大西洋壮举。这艘船只名为“太阳21”号，外形是双体轻型帆船，船身长14米。它能在航海途中有效利用太阳能，以供航海所需的所有能量。“太阳21”号从西班牙奇皮奥纳出发，横穿大西洋后，来到加勒比海的马提尼克岛，然后沿美国东海岸北上，最终抵达纽约北科夫码头。航程共计1.3万千米。船长迈克尔·桑尼说：“这次航行证明，在现代，我们确实能做到在保护环境同时，完成环游世界。”
太阳能房的分类
太阳房分为主动式和被动式两类。1938年世界上第一幢主动式的太阳房，由美国麻省理工学院于建成。它是一种能够控制的采暖方式，用集热器、贮热装置、管道、风机、水泵等设备，“主动”收集、储存和输配太阳能。由于它具有利用太阳热能，节约能源的优点，从它诞生的那天开始就十分引人注意。被动式太阳房最早是在法国发展起来的。它主要依靠建筑方位、建筑空间的合理布置和建筑结构及建筑材料的热工性能，使房屋尽可能地吸收和储存热量。如果所获得的太阳能，达到了建筑物采暖、空调所需能量的一半以上，就达到了被动式太阳房的要求。
被动式太阳房是根据当地的气象条件，在基本上不设置其他设备的情况下，建造成冬季可有效地吸收和储存太阳热能，而夏天又能防止过多的太阳辐射，并将室内热量散发到室外，从而达到冬暖夏凉效果的房屋。
太阳能墙
太阳能墙是一种采用简单结构，利用太阳能取暖的墙体。利用太阳能墙建成的太阳能温室具有良好的节能效应。
太阳能墙的朝阳面涂成黑色，以吸收大量太阳能，墙体的上端和下部设有通风孔，墙前有一双层玻璃窗，墙面和玻璃窗之间留有空隙，由黑色墙面吸收太阳能形成暖流，进入玻璃窗和墙面之间的热空气收集器（太阳能储能器）。热空气由墙体上端的通风孔进入房内，冷空气则由下部通风孔补充，这样太阳能墙便把热空气送入暖室。其成本可在2年内全部收回，节煤、节电的效益十分可观。
太阳聚光镜
1988年2月12日，美国芝加哥大学物理学家罗兰·温斯顿领导的一个研究小组在芝加哥大学的一幢楼的楼顶上，温斯顿进行了一次试验，采用一种新技术和新型反射镜，使聚集的阳光达到了普通阳光强度的6万倍，与太阳表面能量的强度不相上下。阳光通过一个直径0.4米的涂有银的玻璃反射镜，反射到一个经过精密加工的银锥体上，银锥体里面含有对光线能起折射作用的油，油是使阳光高度聚集的一种关键物质。这个银锥体把阳光聚集起来，可使焦点的直径从1厘米缩小到1毫米，从而使能量密度达到5000瓦／平方厘米。这一强度已超过了激光器激发激光的临界强度，可以为分离铀同位素的激光器提供能量。阳光中聚集的紫外线，还能改变金属和其他材料的分子结构，生产出强度极高的航空航天材料。这种反射镜可以为空间通信、材料加工及激光器提供能量和动力。
太阳能发电
太阳能发电的原理，是利用太阳的辐射能，通过水或其他介质和装置系统，使之转换成电能。转换为电能有两种基本途径，一种是光把太阳辐射能转换为热能，即太阳热发电。另一种通过光电器件将太阳光直接转换为电能，即太阳光发电。
热发电又有两种类型。一种是太阳热动力发电，即采用反射镜把阳光聚集起来加热水或其他介质，使之产生蒸汽以推动涡轮机等热力发动机，再带动发电机发电。另一种是利用热电直接转换，如温差发电（热电偶）、热离子发电、热电子发电、磁流体发电等原理，将聚集的太阳热直接转换成电能。
太阳热水器原理
太阳热水器是利用太阳的能量将水从低温度加热到高温度的装置，是一种热能产品。太阳热水器是由全玻璃真空集热管、储水箱、支架及相关附件组成，把太阳能转换成热能主要依靠玻璃真空集热管。集热管受阳光照射面温度高，集热管背阳面温度低，而管内水便产生温差反应，利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而达到所需热水。
太阳能电站
法国奥德约太阳能发电站是世界上第一个实现太阳能发电的太阳能电站。虽然当时发电功率才64千瓦，但它为后来的太阳能电站的研究与设计奠定了基础。1982年美国建成了一座1000万千瓦的塔式太阳热中间试验电站。美国计划到2020年，生产的电量占总能量的百分比将是25%。由于光热转换器（聚光器）需要占据较大的空间采光受热，设备偏大，以美国在加利福尼亚州计划建一座1万千瓦发电设备为例，集光装置达40万平方米，200万千瓦，则需占地50平方千米。据估计，大型太阳能发电站效率仅为30%左右。另外，太阳能发电站还需要有应付晚上和阴天用电需要的蓄电器，而所需的聚光器造价也较昂贵，发电经济性差，因此，影响了广泛地推广和应用。
太阳能热水器
太阳能热水器一般是安放在屋顶或其他向阳的地方，利用平板集热器可以把冷水加热到40～60℃，为家庭、旅馆、医院和浴室提供卫生用水。在阳光充足的天气，一般早晨加上冷水，下午就可以取用被太阳能加热的热水。太阳能热水器是人类利用太阳能的最简单、最基本和最普遍的太阳能热利用装置。典型的平板集热器一般长约1.5～2米。宽约1米，表面一般覆盖1～2层透明玻璃或塑料，透明盖板与集热板之间的间隔约为0.01～0.03米。集热板主要用普通钢、铝、低碳钢或不锈钢等金属制造，集热管紧固在集热板上，或者把两块板子连接起来，使集热介质在内部流过。集热板表面涂成黑色或制成选择性吸收面，以便有效地吸收太阳辐射能。此外，在外壳中还填充以绝热材料，用以减少集热器散失热量。阳光透过透明盖板后，被集热板吸收，变成热能而将管内的集热介质加热。将集热板制成选择吸收面的集热器比只涂黑色涂层的集热器集热效率要高一些。
太阳能游泳池
美国的佐治亚州本宁堡地区，驻扎着一支几千人的陆军工程兵部队，为了解决几千人的洗澡问题，每年要烧掉11300桶石油。为了节约石油能源，美军决定利用太阳能，1980年在驻地修了一个占地面积44.515平方米的太阳能热水池，每天可以加热1800多吨热水，供6500名军人洗澡，还可以游泳。
这个太阳能热水池，共采用了80块太阳能吸热板来收集阳光，每块吸热板有61米长，4.7米宽。另外围在一个约0.46米高的水池墙，吸热板吸收的阳光使流在吸热器中的水受热，再经过循环流到游泳池中，如此循环，可使水池中的水加热到60～70℃。修建这个水池花了2年时间，耗费了400万美元，但在两年中节约的石油就达11300桶。以20年的使用期限计算，可节约800万～1000万美元。
太阳能集热器
在太阳能的热利用中，关键是将太阳的辐射能转换为热能。由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，所以，集热器是各种利用太阳能装置的关键部分。由于用途不同，集热器及其匹配的系统类型分为许多种，名称也不同，如用于炊事的太阳灶，用于产生热水的太阳能热水器、用于干燥物品的太阳能干燥器、用于熔炼金属的太阳能熔炉，以及太阳房、太阳能热电站、太阳能海水淡化器，等等。
效率比较高的集热器由收集和吸收装置组成。阳光由不同波长的可见光和不可见光组成，不同物质和不同颜色对不同波长的光的吸收和反射能力是不一样的。黑颜色吸收阳光的能力最强，因此棉衣一般用深色或黑色布。白色反射阳光的能力最强，因而夏季的衬衫多是淡色或白色的。因此利用黑颜色可以聚热。让平行的阳光通过聚焦透镜聚集在一点、一条线或一个小的面积上，也可以达到集热的目的。纸在阳光照射下，不管阳光多么强，哪怕是在炎热的夏天，也不会被阳光点燃。但是，若利用集光器，把阳光聚集在纸上，就能将纸点燃。
太阳能烟囱发电
20世纪80年代初，德国科学家史兰赫曾大胆提出了太阳能烟囱电站的设想。他设想中的烟囱电站，用金属骨架和塑料板制成，底部大棚中央部分高8米，边缘部分高2米，周长为252米。
烟囱直径10米多，高200米，重可达200吨。大棚在阳光直射下，热空气上升，冷空气补充，利用这个原理来驱动烟囱底部的汽轮机发电。一般，白天可发电100兆瓦，它适合于沙漠地带阳光充足之处。
太阳能海水蒸馏器
太阳能蒸馏器结构简单，主要由装满海水的水盘和覆盖在它上面的玻璃或透明塑胶盖板构成。水盘表面涂黑，装满待蒸馏的水，盘下绝热，水盘上覆盖的玻璃或透明塑胶盖板下缘装有集水沟，并与外部集水槽相通。太阳辐射透过透明盖板，水盘中的水吸热蒸发为水蒸气，与蒸馏室内空气一起对流。由于盖板本身吸热少，温度低于池中温水，水蒸气上升并与盖板接触后凝结成水滴，沿着倾斜盖板借助重力流到集水沟里，而后再流到集水器中。池式太阳能蒸馏器中海水的补充可以是连续的，也可以是断续的。虽然它有很多不同的结构形式，但基本原理是一样的。这类蒸馏器是一种理想的利用太阳能进行海水淡化的装置。
太阳电池能源网
1989年日本学者桑野幸德提出了一个“全球太阳电池能源网”计划，据计算，假定这个太阳能电池系统的发电效率为10%（现在实际上已达到30%以上），那么2000年全球所需的太阳能电池的面积是65.1万平方千米，即边长为807千米的正方形。这个面积约为全球沙漠面积1600万平方千米的4%。到2100年，太阳电池所需面积也只有三大洋面积3.2亿平方千米的2.6%。
“全球太阳电池能源网”计划是把太阳光发电站分散布置在世界各地，用高温超导电缆把各个太阳光发电站连接起来，形成一个全球网络。这就可以把能源从白昼地区输送到夜晚地区，而整个系统总可以从太阳获得电力。要实施这项计划，首先要研制高性能、低成本的太阳电池；其次要开发高温超导电缆；再次是在世界各国建设太阳光发电系统，在发展中国家建筑太阳电池生产厂。预计2010-2020年，高温超导电缆达到实用化以后，把分散的太阳光发电系统连在一起，形成全球发电系统是完全可能的。虽然这项工程耗资巨大，但只要世界各国通力合作，在21世纪实施这项计划是完全有可能的。
太阳能电池
1839年，贝克勒尔首先发现了光伏效应。他观察到浸在电解液中的电极之间有光致电压。1876年，在硒的全固态系统中也观察到了类似现象。随后发明了以硒和氧化亚铜为材料的光电池。1954年，美国贝尔电话实验室的科学家们研究了怎样更有效地利用硅。无意中，他们发现硅在阳光下会产生电流，而且硅的导电性要比硒好，照射到硅片上的太阳能中有大约4%可转变成电能，它的效率是硒的4倍。他们又在硅里加进少量其他物质，最后可以使照射到硅上的太阳能有16%转变成电能，从而研制出硅电池的第一代产品。它是第一个能以适当效率将光能转化为电能的光伏装置，标志太阳电池研制工作的重大进展。1958年，这种电池就用做宇宙飞船的电源。到20世纪60年代初，这种电池趋于成熟。70年代初，硅电池的发展经历了一个革新阶段，能量转换效率得到明显提高。大约与此同时，人们对太阳能电池的地面应用发生了兴趣，到70年代末，地面应用的电池数量已超过了空间应用的数量。
太阳能人工湖