太阳能发电领域主要包括太阳能光伏发电和太阳热能发电两种主要形式。2011年，全球新增太阳能装机容量达到约2800万千瓦，累计装机容量达到6900万千瓦，当年太阳能产业产值为930亿美元。在这一领域，欧盟处于领先地位，然而美国和中国的发展势头强劲。据预测，到2016年，美国在全球太阳能板市场中占比将从2011年的7%提升至15%，中国和美国有望成为全球两大主要市场。
光伏发电是通过太阳能电池将光能转化为电能，系统由电池、蓄电池、控制器和逆变器构成，其中太阳能电池是关键。单晶硅和薄膜电池是主要类型，单晶硅转换效率可达23%，但成本较高，寿命可达25年；多晶硅电池成本低，但效率略低，寿命较短。提升太阳能发电竞争力主要通过提高光电转换效率和降低成本。美国能源部的“太阳计划”旨在降低太阳能发电成本，目标是在无补贴情况下，到2020年公用事业电站的安装成本降至每瓦1美元，其中软性成本问题尤为重要。
薄膜太阳能电池使用薄膜材料，如硅、硫化镉等，便于运输和安装，但效率较低。高效多结太阳能电池技术通过多层半导体材料提高效率，但成本和质量控制仍有待改进。太阳热能发电则通过集热器转换太阳辐射为热能，成本大约为每千瓦时50到60美元，但效率和材料研发是提升的关键。结合光伏发电和太阳热能发电的潜力在于优化光谱利用和开发储能技术来平衡波动性。
太阳能是一种干净的可再生的新能源，越来越受到人们的青睐，在人们生活、工作中有广泛的作用， 其中之一就是将太阳能转换为电能，太阳能电池就是利用太阳能工作的。而太阳能热电站的工作原理则是利用汇聚的太阳光，把水烧至沸腾变为水蒸气，然后用来发电。