Energia słoneczna docierająca na Ziemię jest kilka tysięcy razy większa niż światowe zapotrzebowanie na energię. Potencjał możliwy do wykorzystania przy zastosowaniu dostępnych technologii (tzw. zasoby) jest znacznie mniejszy mimo to wciąż jest od 4 do 117 razy większy od współczesnego światowego zapotrzebowania na energię.
Wykorzystanie energii promieniowania słonecznego nie powoduje żadnych efektów ubocznych, żadnych szkodliwych emisji, żadnego zubożenia jej zasobów naturalnych. Wykorzystanie energii promieniowania słonecznego nie zakłóca stanu naturalnego środowiska i nie wpływa na krajobraz, życie roślin i zwierząt. Energia słoneczna jest specyficzną formą energii odnawialnej - jest wszędzie łatwo dostępna, ale wartość energetyczna (strumień energii) jaką sobą niesie jest bardzo zróżnicowana w zależności od położenia geograficznego a co jest z tym związane warunków klimatycznych oraz pory dnia i roku. Maksymalne natężenie energii słonecznej na Ziemi wynosi ok. 1 kW/m2. Średnia moc energii docierającej do Ziemi waha się od ok. 100 do 300 W/m2 – czyli od 800 (północna Kanada) do 2500 (pustynie blisko równika) kWh/m2/rok.
W Polsce roczna gęstość strumienia promieniowania słonecznego na płaszczyznę poziomą waha się w granicach 950 - 1150 kWh/m2/rok. Natomiast maksymalne chwilowe natężenie promieniowania bezpośredniego w godzinach 900 - 1500 może dochodzić do wartości bliskich 1000 W/m2. Średnie usłonecznienie, czyli liczba godzin słonecznych wynosi 1600 w ciągu roku. W Polsce wartość maksymalna usłonecznienia występuje w Gdyni i wynosi 1671 godzin/rok, a wartość minimalna występuje w Katowicach i jest równa 1234 godzin/rok.
Warunki meteorologiczne charakteryzują się bardzo nierównomiernym rozkładem promieniowania słonecznego w czasie cyklu rocznego. Otóż 80% całkowitej rocznej sumy napromieniowania przypada na sześć miesięcy sezonu wiosenno - letniego, od początku kwietnia do końca września. W najcieplejszych miesiącach miesięczna suma gęstości promieniowania całkowitego docierającego do powierzchni ziemi może być kilkanaście razy większa niż suma w miesiącach zimowych.
Energia słoneczna może być wykorzystywana w trzech zasadniczych obszarach: do bezpośredniego ogrzewania wody lub innej cieczy z wykorzystaniem kolektorów słonecznych, będących elementem aktywnych systemów słonecznych, do przetwarzania jej na energię elektryczną przy wykorzystaniu ogniw fotowoltaicznych lub w elementach obudowy budynku tzw. architekturze  słonecznej, tworzących tzw. bierne (pasywne) systemy słoneczne.
Energia słoneczna zaczęła być wykorzystywana znacznie wcześniej niż energia wiatru i wody, gdyż konwersja jej w energię ciepła nie wymagała zastosowania urządzeń mechanicznych. Wykorzystywana była do suszenia mięsa, ryb, owoców, skór, drewna, cegieł  następnie do ogrzewania pomieszczeń w postaci tzw. systemów pasywnych. Grek Archimedes ok. 2000 r. p.n.e. skonstruował machinę wojenną, wyposażoną w  system luster skupiających promienie słoneczną, która została wykorzystana pod Syrakuzami. Kolejnym osiągnięciem Greków było wynalezienie ok. 400 r. p.n.e. soczewki skupiającej w formie kulistego naczynia szklanego wypełnionego wodą, za pomocą której rozniecano ogień.
Obecnie dzięki znacznemu postępowi w zakresie konstrukcji, materiałów i samych technologii słonecznych systemy energetyki słonecznej coraz sprawniej i bardziej niezawodnie spełniają różnorodne wymagania grzewcze. Do niedawna technologie uznawane za nieefektywne w krajach o gorszych warunkach nasłonecznienia, takie jak systemy słoneczne stosowane do ogrzewania pomieszczeń, są obecnie coraz powszechniej stosowane, i to nie tylko dzięki postępowi technologicznemu w energetyce słonecznej (zmniejszenie strat cieplnych z kolektora, a dzięki temu wyższa sprawność chwilowa i długoterminowa), ale i w budownictwie (ograniczenie strat cieplnych z budynku, a dzięki temu zmniejszenie zapotrzebowania na energię do ogrzewania pomieszczeń, oraz ogrzewanie niskotemperaturowych systemów grzewczych pomieszczeń).