Energia słoneczna to najczystsze dostępne źródło energii odnawialnej. Dzisiejsza technologia pozwala nam wykorzystywać ten zasób na kilka sposobów, dając podmiotom publicznym i komercyjnym elastyczne sposoby wykorzystania zarówno światła, jak i ciepła słońca. Istnieją trzy podstawowe technologie, dzięki którym energia słoneczna jest powszechnie wykorzystywana: fotowoltaika (PV), która bezpośrednio konwertować światło na energię elektryczną; koncentracja energii słonecznej (CSP), która wykorzystuje ciepło ze słońca (energia cieplna) do napędzania turbin elektrycznych na skalę przemysłową; oraz systemy grzewcze i chłodzące, które zbierają energię cieplną w celu dostarczania gorącej wody i klimatyzacji.
Energia słoneczna może być wykorzystywana przez generację rozproszoną, przy czym zainstalowany sprzęt jest umieszczony na dachach lub konstrukcjach naziemnych w pobliżu miejsca, w którym energia jest wykorzystywana. Niektóre technologie można dalej rozszerzyć na zastosowania na skalę przemysłową w celu wytwarzania energii jako centralnej elektrowni.
Technologie fotowoltaiczne (PV) bezpośrednio przekształcają energię słoneczną w energię elektryczną. Gdy światło słoneczne uderza w moduł fotowoltaiczny, wykonany z materiału półprzewodnikowego, elektrony są usuwane z ich wiązań atomowych. Ten przepływ elektronów wytwarza prąd elektryczny. Moduły fotowoltaiczne nie zawierają żadnych ruchomych części i zazwyczaj wystarczają co najmniej trzydzieści lat przy minimalnej konserwacji. Moduły te wykorzystują światło słoneczne do generowania czystej, wolnej od zanieczyszczeń elektryczności i mogą zmniejszać lub eliminować miesięczne rachunki za prąd elektryczny. Piki energii elektrycznej w szczytowych godzinach w środku dnia, kiedy słońce jest w najwyższym punkcie na niebie, i mogą kompensować najdroższą energię elektryczną pobieraną w godzinach tzw szczytu, gdy dzienne zapotrzebowanie jest największe . Właściciele domów mogą zainstalować kilkadziesiąt paneli fotowoltaicznych w celu zmniejszenia lub wyeliminowania ich miesięcznych rachunków za energię elektryczną, a firmy energetyczne mogą budować duże „farmy” paneli fotowoltaicznych, aby zapewnić odbiorcom wolną od zanieczyszczeń energię elektryczną. Półprzewodniki są używane w większości produktów elektronicznych, w tym chipów komputerowych, wzmacniacze audio, czujniki temperatury i ogniwa słoneczne. Tradycyjnie moduły fotowoltaiczne są wytwarzane przy użyciu różnych form krzemu, ale wiele firm produkuje również moduły wykorzystujące inne materiały półprzewodnikowe, często określane jako cienkowarstwowe PV. Każda z  technologii fotowoltaicznych ma unikatowe cechy kosztów i wydajności, które napędzają konkurencję w branży. Na koszty i wydajność może wpływać dodatkowo aplikacja PV i specyficzna konfiguracja systemu PV.
Koncentracja energii słonecznej (CSP) wykorzystuje lustra do koncentracji energii cieplnej Słońca do napędzania konwencjonalnej turbiny parowej w celu wytwarzania energii elektrycznej. Energia cieplna skoncentrowana w zakładzie CSP może być przechowywana i wykorzystywana do produkcji energii elektrycznej, gdy jest potrzebna, w dzień lub w nocy. Obecnie ponad 1400 MW elektrowni CSP działa w Stanach Zjednoczonych, a kolejne 340 MW projektów CSP zostanie oddanych do użytku w ciągu następnego roku. Specyficzne warunki CSP do wytwarzania mocy, takie jak obszary, w których bezpośrednie światło słoneczne jest najbardziej intensywne i teren znajduje się  na suchych obszarach.
Technologie ogrzewania i chłodzenia słonecznego zbierają energię cieplną ze słońca i wykorzystują to ciepło do zapewnienia gorącej ogrzewanie i chłodzenie wody i przestrzeni dla zastosowań mieszkaniowych, komercyjnych i przemysłowych. Istnieje kilka typów kolektorów: płaski, próżniowy, Integral Collector Storage (ICS), termosyfonowy i koncentracyjny. Technologie te zapewniają zwrot z inwestycji w ciągu 3-6 lat.