太阳表面温度高达6000℃,内部不断进行核聚变反应,并且以辐射方式向宇宙空间发射出巨大的能量.据估计,每三天太阳向地球辐射的能量,就相当于地球所有矿物燃料能量的总和.人类利用太阳能有三个途径：光热转换、光电转换和光化转换.
光热转换
光热转换即靠各种集热器把太阳能收集起来,用收集到的热能为人类服务.
早期最广泛的太阳能应用是将水加热,现今全世界已有数百万个太阳能热水装置.太阳能热水系统主要包括收集器、储存装置及循环管路三部分.
利用太阳能作冬天采暖之用,在许多寒冷地区已使用多年.因寒带地区冬季气温甚低,
室内必须有暖气设备,若要节省化石能源的消耗,可设法利用太阳能.大多数太阳能暖房使用热水系统,也有使用热空气系统的例子.太阳能暖房系统由太阳能收集器、热存储装置、辅助能源系统及室内暖房风扇系统组成.太阳辐射热经过收集器内的工作流体储存,然后向房间供热.
目前,美国已兴建100多万个主动式太阳能采暖系统和超过25万个依靠冷热空气自然流动的被动式太阳能住宅.
光电转换
光电转换即将太阳能转换成电能.目前,太阳能用于发电的途径有二：一是热发电,就是先用聚热器把太阳能变成热能,再通过汽轮机将热能转变为电能；二是光发电,就是利用太阳能电池的光电效应,将太阳能直接转变为电能（图1所示是一种利用太阳能电池提供动力的太阳能飞机）.
图1 太阳能飞机
太阳能电池的主要原理是：通过使用半导体材料,将较薄的N型半导体置于较厚的P型半导体上,当光子撞击该装置的表面时,P型和N型半导体的接合面有电子扩散产生电流,可利用上下两端的金属导体将电流引出利用.目前,太阳能电池的成本还较高,要达到足够的功率,需要相当大的面积放置电池.
1953年,美国贝尔实验室研制出世界上第一个硅太阳能电池,转换效率为0.5％,1994年太阳能电池的转换效率已提高到17％.
光化转换
光化转换即先将太阳能转换成化学能,再转换为电能等其他能量.我们知道,植物靠叶绿素把光能转化成化学能,实现自身的生长与繁衍,若能揭示光化转换的奥秘,便可实现人造叶绿素发电.目前,太阳能光化转换正在积极探索、研究中.
