Potentielle Sonnenenergie ist in der Sonne gespeicherte Energie, die in andere Energieformen umgewandelt werden kann. Nur ein sehr kleiner Bruchteil der Energie, die uns auf der Erde von der Sonne zur Verfügung steht, wird vom Menschen gefangen und genutzt. Die meisten auf dem Planeten verfügbaren erneuerbaren Energiequellen stammen aus der Energie der Sonne. Die einzigen Ausnahmen hiervon sind Geothermie und Gezeitenenergie.
Potentielle Sonnenenergie erreicht die Erdoberfläche in Form von Lichtwellen, die von der Sonne durch den Weltraum gewandert sind. Die Wellenlängen dieser Sonnenenergie variieren, wobei das meiste Licht im infraroten oder sichtbaren Bereich und einige im ultravioletten Bereich liegt. Wenn Lichtwellen die Erdatmosphäre erreichen, wird etwa ein Drittel der Energie zurück in den Weltraum reflektiert. Der Rest der Energie wird von der Atmosphäre, den Wolken, dem Land und dem Meer absorbiert.
Ein Teil der potentiellen Sonnenenergie, die von der Erde absorbiert wird, wird in andere Energieformen umgewandelt, die vom Menschen zur Stromerzeugung genutzt werden können. Durch Sonnenenergie verdunstet Wasser, was zu Luftbewegungen wie Wind beiträgt. Windkraft kann zur Stromerzeugung genutzt werden.
Sogar der Strom, der durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt wird, stammt ursprünglich aus Sonnenenergie. Die Photosynthese von Pflanzen fängt die potentielle Sonnenenergie ein und wandelt sie in chemische Energie um, wodurch neue kohlenstoffbasierte Materie entsteht. Auf diese Weise stammen Pflanzenmaterial, Nahrung, Holz und tierisches Material letztendlich alle aus der Sonnenenergie der Sonne.
Der Mensch nutzt nicht nur die potenzielle Sonnenenergie indirekt durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe oder die Nutzung von Wind und anderen Naturphänomenen zur Stromerzeugung, sondern fängt auch einen Teil der Sonnenenergie ein und wandelt sie direkt in Strom um. Eine der wichtigsten Technologien dafür ist die Photovoltaik. Auf atomarer Ebene funktioniert Photovoltaik, weil bestimmte Materialien die Fähigkeit besitzen, Lichtwellen zu absorbieren und dann Elektronen freizusetzen. Die freigesetzten Elektronen können als elektrischer Strom eingefangen werden. Silizium ist eine solche Art von Material.
Die Wissenschaft der Photovoltaik wurde bereits 1839 erstmals entdeckt. Über hundert Jahre lang war die Technologie zu teuer, um eine breite Anwendung zu finden. In den 1960er Jahren wurde potenzielle Sonnenenergie genutzt, um auf Raumfahrzeugen Strom zu erzeugen. Die moderne Technologie ist inzwischen so weit fortgeschritten, dass potenzielle Sonnenenergie effizient erschlossen werden kann, was zu vielen persönlichen und kommerziellen Anwendungen führt.