Solarna energija je energija sunčevog zračenja koju primećujemo u obliku svetla i toplote kojom nas naša zvezda svakodnevno obasipa. Sunce je najveći izvor energije na Zemlji. Sem neposrednog zračenja koje greje Zemljinu površinu i stvara klimatske uslove u svim pojasevima, ovo zračenje je odgovorno i za stalno obnavljanje energije vetra, morskih struja, talasa, vodnih tokova i termalnog gradijenta u okeanima. Postupkom fotosinteze, sunčeva energija se pretvara u biljnu masu, koja na taj način postaje pretvorena energija u celulozu ili drugi oblik ugljenih hidrata. Energija koja potiče iz posrednog i neposrednog sunčevog zračenja smatra se obnovljivim izvorom energije jer se njenim korišćenjem ne remeti značajno ravnoteža toka materije i energije u prirodi.
Sva konvencionalna, fosilna, goriva takođe su jedan oblik energije sunčevog zračenja. Međutim, ova energija je akumulirana i u dugim procesima geoloških i hemijskih transformacija zarobljena pod površinom Zemlje u obliku nafte, gasa ili uglja.
Ova energija se može iskoristiti na razne načine i upotrebiti kao toplotna, električna, hemijska ili mehanička energija.
Najjednostavniji način je sakupljanje toplotne energije, pomoću solarnih kolektora koji daju toplu vodu ili topao vazduh, koji se mogu koristiti za grejanje tople vode za domaćinstvo, bazene, radijatore ili podno grejanje. Još u vreme antičkih Grka, pisac Ksenofont je opisao kako se pametnim građenjem može iskoristiti sunčeva energija za grejanje kuća zimi. Danas se u zgradama toplotna energija Sunca koristi pasivnim i aktivnim zahvatom korišćenjem arhitektonskih i građevinskih tehnika.
Napredni način je neposredna proizvodnja električne energije fotonaponskim ćelijama. Ovaj način podrazumeva da se postavljanjem panela poluprovodničkih osobina i izlaganjem sunčevom zračenju neposredno dobija električni napon, odnosno, električna energija.
Solarna energija je u poslednje vreme stekla veliku popularnost kao obnovljiv izvor energije, koji sa sobom ne donosi zagađenje povezano s fosilnim gorivima.
Sunce je zvezda u čijem jezgru se kao u fuzionom reaktoru dešava nuklearna fuzija, proces u kome se svake sekunde oko 3 tone mase pretvara u energiju zračenja koja se potom emituje u okolni prostor. Tokom ovog pretvaranja vodonika u helijum oslobađa se 3,86•1020 MW. Intenzitet ovog zračenja opada sa kvadratom udaljenosti od Sunca.
Računajući da je površina projekcije Zemlje oko 128 miliona km², a dotok energije Sunca do Zemlje oko 117•109 MW ili oko 109 TWh godišnje, dobija se da godišnje na Zemlju Sunce šalje 25 puta više energije nego što iznose rezerve svih fosilnih goriva.
Na prosečnoj udaljenosti planete Zemlje od Sunca, u zavisnosti od sunčevih aktivnosti, na upravnu površinu u svakoj sekundi pada između 1307 i 1393 W/m². Ovo zračenje se zove ekstraterestrično, jer je u pitanju zračenje dostupno izvan zemljinog vazdušnog omotača. Solarna konstanta je prosečna gustina snage zračenja Sunca po jedinici površine iznad površine Zemlje u svemiru. Prihvaćeno je da je vrednost solarne konstante S_0 = 1353 (pm 21); W/m².