Hoy en día, el calor y la luz del Sol pueden aprovecharse por medio de diversos captadores como células fotoeléctricas.

Las diferentes tecnologías solares se pueden clasificar en pasivas o activas según cómo capturan, convierten y distribuyen la energía solar.

Las tecnologías activas incluyen el uso de paneles fotovoltaicos y colectores solares térmicos para recolectar la energía.

[4]​[5]​ Otras tecnologías solares, como la energía solar termoeléctrica están reduciendo sus costes, también de forma considerable.

[6]​ Aproximadamente el 30 % regresa al espacio, mientras que las nubes, los océanos y las masas terrestres absorben la restante.

[7]​ La potencia de la radiación varía según el momento del día, las condiciones atmosféricas que la atenúan y la latitud.

En condiciones de radiación aceptables, la potencia equivale aproximadamente a 1000 W/m² en la superficie terrestre.

Nótese que en términos globales prácticamente toda la radiación recibida es reemitida al espacio (de lo contrario se produciría un calentamiento abrupto).

El calor latente de la condensación del agua amplifica la convección, produciendo fenómenos como el viento, borrascas y anticiclones.

[8]​ La energía solar absorbida por los océanos y masas terrestres mantiene la superficie a 14 °C.

[16]​[17]​ La fotosíntesis captura aproximadamente 3000 EJ por año en biomasa, lo que representa solo el 0,08 % de la energía recibida por la Tierra.

[18]​ En 1974, se estimaba que tan solo seis casas privadas en toda Norteamérica eran alimentadas mediante sistemas solares.

La energía solar termoeléctrica (CSP), sin embargo, aunque también ha progresado en las últimas décadas, todavía supone una pequeña fracción de la contribución global de la energía solar al abastecimiento energético.

Los captadores solares son los elementos que capturan la radiación solar y la convierten en energía térmica, en calor.

El vidrio deja pasar los rayos del Sol, estos calientan unos tubos metálicos que transmiten el calor al líquido de dentro.

Las temperaturas inferiores a 95 °C son suficientes para calefacción de espacios, en ese caso generalmente se usan colectores planos del tipo no concentradores.

Tales temperaturas son demasiado bajas para ser usadas en la conversión eficiente en electricidad.

A medida que la temperatura aumenta, diferentes formas de conversión se vuelven prácticas.

De esta forma, una planta CSP puede producir electricidad durante el día y la noche.

El almacenamiento de calor permite que las centrales solares termales puedan producir electricidad durante las horas del día sin luz solar o por la noche.

[32]​ Las células más comúnmente empleadas en los paneles fotovoltaicos son de silicio, y se puede dividir en tres subcategorías: El parámetro estandarizado para clasificar la potencia de un panel fotovoltaico se denomina potencia pico, y se corresponde con la potencia máxima que el módulo puede entregar bajo unas condiciones estandarizadas, que son: Los rendimientos típicos de una célula fotovoltaica de silicio policristalino oscilan entre el 14 %-20 %.

Los paneles solares fotovoltaicos no producen calor que se pueda reaprovechar -aunque hay líneas de investigación sobre paneles híbridos que permiten generar energía eléctrica y térmica simultáneamente.

Alemania es, junto a Japón, China y Estados Unidos, uno de los países donde la fotovoltaica está experimentando un crecimiento más vertiginoso.

[41]​ La considerable potencia instalada en Alemania (38 GW en 2014) ha protagonizado varios récords durante los últimos años.

Este esquema de producción, que permite compensar el consumo eléctrico mediante lo generado por una instalación fotovoltaica en momentos de menor consumo, ya ha sido implantado con éxito en muchos países.

Fue propuesto en España por la asociación fotovoltaica ASIF para promover la electricidad renovable sin necesidad de apoyo económico adicional.