De zon is een ster op ca. 150 miljoen kilometer van de aarde. De energie die de zon uitstraalt ontstaat door kernfusie. De atmosfeer en de magnetosfeer (het magnetisch veld van de aarde) beschermen het leven op aarde tegen het grootste deel van de schadelijke straling die de zon naast licht en warmte eveneens uitstraalt. De hoeveelheid energie die de aarde voortdurend bereikt is bijzonder groot en de energiebehoefte van de mens valt daarbij in het niet. De energie bereikt de aarde als licht en warmtestraling, een mengsel van elektromagnetische straling van verschillende golflengten, voor 99% liggend tussen 300 en 3000 nm. (De golflengten van zichtbaar licht vallen tussen 390 en 780 nm). Gebruik door planten
Planten gebruiken zonne-energie voor fotosynthese, waarbij zij grondstoffen zoals water en kooldioxide uit de lucht omzetten in suikers. Het fotosynthetisch proces waarop vrijwel het gehele leven op aarde draait, is echter niet bijzonder efficiënt. Slechts ongeveer 1% van de energie wordt ook werkelijk nuttig gebruikt. Bovendien zijn er grote stukken aardoppervlak zoals de woestijnen waar door gebrek aan water de fotosysnthese geen kans krijgt.
Aardolie, aardgas en steenkool zijn eigenlijk ook vormen van zonne-energie. Ze werden gevormd uit de restanten van levende wezens in het geologisch verleden; allemaal ondersteund door fotosynthese. De snelheid waarmee we deze bronnen momenteel verbruiken wordt echter bij lange na niet bijgehouden door de snelheid waarmee door fotosynthese nieuwe organische brandstoffen worden aangemaakt. Ook waterkracht is een vorm van zonne-energie: het water verdampt door zonnewarmte, wordt door wind (ook een gevolg van temperatuurverschillen) omhoog getransporteerd, valt als regen weer op een berg of hoogte en de potentiele zwaartekracht-energie van de massa van het water wordt als elektriciteit weer teruggewonnen bij het naar een lager niveau vallen of - stromen. Ook windenergie bestaat uitsluitend bij de gratie van door de zonnewarmte opgewekte temperatuurverschillen. Slechts getijden-energie, geothermische energie en kernenergie zijn uiteindelijk geen vorm van zonne-energie. Hoewel kernenergie gebruik maakt van zware elementen die pas door de ontploffing van een ster in die ster konden ontstaan.
Gebruik door de mens
Met zonne-energie wordt tegenwoordig meestal bedoeld de energie die mensen zelf met hun technologie opwekken direct vanuit van zonnestraling. Dit gebeurt op dit moment in Nederland vooral op twee manieren. De meest gebruikte toepassing is het verwarmen van water door zonnewarmte. Dit gebeurt door zonneboilers (oftewel zonnecollectoren), die zonlicht gebruiken om water verwarmen. Een andere manier om gebruik te maken van zonlicht is door middel van zonnepanelen met fotovoltaïsche cellen (ook wel PV-cellen genoemd). Die zetten het licht direct om in elektriciteit. Het grote probleem bij het praktisch gebruik van deze energie is dat de energiedichtheid, de hoeveelheid die per vierkante meter per tijdseenheid op het oppervlak valt niet erg groot is. (ca 1367 Watt per vierkante meter in de bovenste lagen van de atmosfeer; op de grond minder, afhankelijk van de dikte van de tussenliggende laag lucht, de hoek waaronder de zon de aarde treft, de afstand tussen de aarde en de zon die met de seizoenen iets verandert, en vooral ook het voorkomen van wolken.) Daarom moet de energie over een vrij groot oppervlak 'geoogst' worden om tot praktische resultaten te komen. Het woord oogsten is hier zeker van toepassing, omdat de landbouw al eeuwen niets anders doet dan zonne-energie oogsten in biochemisch gebonden vorm, zoals zetmeel in granen of aardappelen.
Zie ook: duurzame energie
