Het vertrouwen op fossiele brandstoffen brengt veel problemen met zich mee, van schade aan de aarde tot vervuiling van de atmosfeer en het water. Zonne-energie biedt energie zonder dat fossiele brandstoffen hoeven te worden verbrand. In zijn basisvorm heeft het geen distributienetwerk nodig omdat het uit de lucht komt. Het wordt intensief ontwikkeld als een stroombron, maar soms zijn de toepassingen veel kleiner en eenvoudiger.
Zonne-energie biedt vele voordelen

Zonne-energie biedt schone energie. Het vormt niet het risico van een nucleaire lekkage, maar het is in feite een afgifte van straling, waarvan slechts een deel zichtbaar licht is. Het kan worden geschaald naar elke grootte of complexiteit, van het verwarmen van een kamer door een raam tot het voeden van een elektriciteitsnet.

De Union of Concerned Scientists somt tal van voordelen op, te beginnen met zonne-energie die onuitputtelijk en gratis is. De aantrekkelijkheid van de productie van zonne-energie varieert met de economie van investeringen in apparatuur en de kostenconcurrentie van fossiele brandstoffen. Scientific American schat de kosten van zonne-energie in 2018 of 2020 onder de huidige gemiddelde energiekosten.
Gemeenschappelijke manieren om zonne-energie te oogsten

Stralingswarmte door zonne-energie wordt gemakkelijk opgevangen door eenvoudige glazen kassen en door residentiële ramen . 'Geconcentreerde' zonne-energie gebruikt enorme reeksen spiegels om zonlicht op een centrale toren te concentreren, die water verwarmt om stoom te genereren die kan worden gebruikt om elektriciteit op te wekken.

Fotovoltaïsche cellen (PV) zetten zonlicht rechtstreeks om in elektriciteit via de fotoëlektrisch effect. NASA beschrijft hoe de silicium halfgeleiders in de cellen energie opvangen van fotonen van zonlicht, die elektronen in de halfgeleider losmaken en een stroom creëren. Groepen cellen vormen modules en modules worden gecombineerd tot grotere arrays. Deze kunnen worden geconfigureerd om elke combinatie van spanning en stroom te produceren.
Grootschalige en kleinschalige zonne-energietoepassingen

De US Energy Information Administration definieert "utiliteitsschaal" zonnecentrales als ten minste één megawatt elektriciteit. Californië leidt de Verenigde Staten in productie van zonne-energie; in 2013 was 1,9 procent van de stroom in Californië afkomstig van zonne-energie en tegen 2014 was het aantal meer dan verdubbeld tot 5 procent. De Amerikaanse EIA stelt de productie van fotovoltaïsche zonne-energie van het land op 16.000 megawatthours (MWh) in 2005 en oplopend tot 15.874.000 MWh in 2014. Kleinschalige toepassingen van zonne-energie zijn ook nuttig, zoals de 5-watt eenheden geïnstalleerd op Ohio Highway Patrol kruisers om elektronische apparatuur aan boord van stroom te voorzien zonder de motor van de auto te hoeven laten draaien, waardoor fossiele brandstof en batterijlevensduur worden bespaard.
Een verscheidenheid aan zonne-energie toepassingen

De Verenigde Naties schat dat in veel klimaten residentiële zonne-energie thermische systemen kunnen 50 tot 75 procent van de warmtapwaterbehoeften van een huishouden voorzien. Kleine stand-alone PV-units kunnen langs de weg waarschuwingsborden of zelfs landschapsverlichting voeden, maar omdat ze niet op het net zijn aangesloten, hebben ze batterijen nodig om stroom op te slaan wanneer zonlicht niet beschikbaar is. Residentiële zonne-energiearrays worden meestal als back-up op het net aangesloten en hebben het voordeel dat de eigenaar overtollige energie kan verkopen, afhankelijk van de voorschriften van de lokale energieprovider.