L'energia solare è la fonte primaria di energia per eccellenza.

Ogni anno il sole irradia sulla terra 19.000 miliardi di TEP (Tonnellate Equivalenti Petrolio) mentre la domanda annua di energia è di circa 10 miliardi di TEP. In Italia la domanda annua è di circa 190 milioni di TEP.

Praticamente tutta l' energia che oggi utilizziamo ha origine dalla radiazione solare, compresi i combustibili fossili. In questa sezione saranno trattati i sistemi Fotovoltaici, i sistemi termosolari sono trattati nella sezione omonima 

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E' data dall'effetto fotovoltaico, consiste nella trasformazione della luce in energia elettrica. Sintetizzando al massimo l'energia si ottiene quando i fotoni della luce solare, colpendo una cella FV, "strappano" gli elettroni più esterni (di valenza) degli atomi di un semiconduttore, gli elettroni sono raccolti dal reticolo metallico serigrafato sulla superficie visibile della cella il quale serve a "convogliare" un flusso di elettroni ottenendo una corrente continua di energia elettrica.

Esso è noto fin dal secolo scorso, quando si scoprì che era possibile trasformare direttamente l'energia solare in energia elettrica tramite una cella elettrolitica senza passare per processi termodinamici. La prima applicazione commerciale si ebbe nel 1954 negli Stati Uniti, ad opera dei laboratori Bell, dove si realizzò la prima cella fotovoltaica utilizzando il silicio monocristallino.

Esistono due tipi di sistemi fotovoltaici: gli impianti senza accumulo e collegati alla rete elettrica (grid connected) e quelli con accumulo (stand alone); questi ultimi sono provvisti di accumulatori per "mettere in serbo", durante il giorno e specialmente nelle ore di sole, l'energia elettrica da utilizzare poi durante la notte e quando il sole è coperto. L'energia viene conservata in batterie (normalmente piombo-acido) ed un regolatore di carica impedisce che la tensione di carica superi un certo valore per salvaguardare l'integrità degli accumulatori.
Gli impianti con accumulo sono impiegati nelle "utenze isolate", cioè là dove gli utilizzatori non sono collegati alla rete, e quindi, se la loro fonte di elettricità fosse quella solare, ne rimarrebbero senza proprio la notte, quando la luce è indispensabile. Gli impianti senza accumulo sono normalmente utilizzati per fornire energia a una rete elettrica già alimentata da generatori convenzionali e servono ad immettervi altra energia.