Η δυνητική ηλιακή ενέργεια είναι η ενέργεια που αποθηκεύεται στον ήλιο, η οποία μπορεί να μετατραπεί σε άλλες μορφές ενέργειας. Μόνο ένα πολύ μικρό κλάσμα της ενέργειας που διαθέτουμε στη γη από τον ήλιο παγιδεύεται και χρησιμοποιείται από τους ανθρώπους. Οι περισσότερες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας που είναι διαθέσιμες στον πλανήτη προέρχονται από την ενέργεια του ήλιου. Οι μόνες εξαιρέσεις σε αυτό είναι η γεωθερμική και η παλιρροιακή ενέργεια.
Η δυνητική ηλιακή ενέργεια φτάνει στην επιφάνεια της γης με τη μορφή κυμάτων φωτός, τα οποία έχουν ταξιδέψει από τον ήλιο στο διάστημα. Τα μήκη κύματος αυτής της ηλιακής ενέργειας ποικίλλουν, με το μεγαλύτερο μέρος του φωτός να βρίσκεται στο υπέρυθρο ή ορατό εύρος και ένα μέρος στην υπεριώδη περιοχή. Όταν τα κύματα φωτός φτάνουν στην ατμόσφαιρα της γης, περίπου το ένα τρίτο της ενέργειας αντανακλάται πίσω στο διάστημα. Το υπόλοιπο της ενέργειας απορροφάται από την ατμόσφαιρα, τα σύννεφα, τη γη και τη θάλασσα.
Μέρος της δυνητικής ηλιακής ενέργειας που απορροφάται από τη γη μετατρέπεται σε άλλες μορφές ενέργειας που μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τον άνθρωπο για την παραγωγή ενέργειας. Η ηλιακή ενέργεια προκαλεί την εξάτμιση του νερού, η οποία συμβάλλει στις κινήσεις του αέρα όπως ο άνεμος. Η αιολική ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Ακόμη και η ισχύς που δημιουργείται από την καύση ορυκτών καυσίμων προέρχεται αρχικά από την ηλιακή ενέργεια. Η φωτοσύνθεση από τα φυτά παγιδεύει τη δυνητική ηλιακή ενέργεια και τη μετατρέπει σε χημική ενέργεια, η οποία δημιουργεί νέα ύλη με βάση τον άνθρακα. Με αυτόν τον τρόπο η φυτική ύλη, η τροφή, το ξύλο και η ζωική ύλη προέρχονται τελικά από την ηλιακή ενέργεια του ήλιου.
Εκτός από τη έμμεση χρήση της δυνητικής ηλιακής ενέργειας με την καύση ορυκτών καυσίμων ή τη χρήση ανέμου και άλλων φυσικών φαινομένων για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, οι άνθρωποι παγιδεύουν επίσης κάποια ηλιακή ενέργεια και τη μετατρέπουν άμεσα σε ηλεκτρική ενέργεια. Μία από τις κύριες τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται για να γίνει αυτό είναι τα φωτοβολταϊκά. Σε ατομικό επίπεδο, τα φωτοβολταϊκά λειτουργούν επειδή ορισμένα υλικά έχουν την ικανότητα να απορροφούν τα κύματα φωτός και στη συνέχεια να απελευθερώνουν ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια που απελευθερώνονται μπορούν να συλληφθούν ως ηλεκτρικό ρεύμα. Το πυρίτιο είναι ένας τέτοιος τύπος υλικού.
Η επιστήμη των φωτοβολταϊκών ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά πριν από το 1839. Για περισσότερα από εκατό χρόνια, η τεχνολογία ήταν πολύ ακριβή για να έχει οποιαδήποτε ευρεία χρήση. Στη δεκαετία του 1960, η δυνητική ηλιακή ενέργεια χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία ενέργειας στα διαστημόπλοια. Η σύγχρονη τεχνολογία έχει πλέον προχωρήσει σε σημείο όπου η δυνητική ηλιακή ενέργεια μπορεί να αξιοποιηθεί αποτελεσματικά, οδηγώντας σε πολλές προσωπικές και εμπορικές εφαρμογές.