Matahari merupakan suatu bola gas pijar dengan suhu permukaan sekitar 6.000°C, diameter 1.39 x 109m, dan jarak dari bumi 1.5 x 1011m. Matahari menghasilkan daya 3,8. 1023kW dari hasil reaksi fisi nuklir yang besar. Sebagian daya ini hilang di ruang angkasa dan sebagian lagi sampai di permukaan bumi sebesar 1,73.1016kW. Jumlah total radiasi matahari di luar atmosfir bumi (irradiance) bervariasi antara 1325 – 1412 W/m2, dengan rata-rata =1367 W/m2 (Solar constant, World Radiation Center/WRC).

Pemanfaatan energi matahari dapat dilakukan dengan merubahnya menjadi energi yang dapat dipergunakan sebagai energi panas dan energi listrik. Energi surya dapat dimanfaatkan langsung sebagai pemanas, pengering, untuk memasak atau merubah air menjadi uap panas yang kemudian dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik, menggunakan suatu Concentrated Solar Power (CSP). Pemanfaatan energi surya menjadi listrik secara langsung menggunakan solar fotovoltaik.

Intensitas radiasi matahari diluar atmosfir adalah 1353 W/m2, tetapi intensitas dipermukaan bumi relatif lebih rendah karena :

• Adanya penyebaran radiasi matahari oleh debu, embun dan polusi udara
• Adanya penyerapan radiasi matahari oleh udara (oksigen), air dan karbon monoksida.

Pada kondisi langit cerah, intensitas radiasi matahari dipermukaan bumi dapat mencapai 1000 W/m tetapi pada berbagai cuaca adalah bervariasi antara 800-900 W/m2. Lapisan Awan mempengaruhi jumlah radiasi yang diterima pada permukaan Modul Surya.

Radiasi matahari dapat dibagi menjadi dua jenis: Langsung dan Diffuse.

• Radiasi langsung datang kepermukaan secara garis lurus dan dapat difokuskan oleh lensa atau cermin.
• Radiasi diffuse dipantulkan oleh atmosfir atau radiasi yang dipancarkan dan dipantulkan oleh awan, asap atau debu yang ada di atmosfir.

Awan dan debu menyerap dan menyebarkan radiasi, mengurangi jumlah energi radiasi yang sampai dipermukaan bumi. Pada saat kondisi cuaca cerah, hampir sebagian besar radiasi yang sampai dipermukaan adalah radiasi langsung, tetapi pada saat berawan hampir 100 % radiasi yang sampai dipermukaan adalah radiasi diffuse. Jumlah radiasi langsung dan radiasi diffuse disebut radiasi global.

Konversi energi (Energy conversion), perubahan bentuk energi dari yang satu menjadi bentuk energi lain. Hukum konservasi energi: energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan akan tetapi dapat berubah bentuk dari bentuk yang satu ke bentuk lainnya. Untuk memanfaatkan potensi energi surya tersebut, ada  2 (dua) jenis teknologi yang sudah diterapkan, yaitu teknologi energi surya termal dan energi surya fotovoltaik. Energi surya fotovoltaik digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik, pompa air,
televisi, telekomunikasi, dll. Konversi Energi Fotovoltaik menubah energi surya menjadi arus listrik searah dengan mempergunakan lapisan tipis dan silikon (Si) murni atau bahan semikonduktor lainnya, dikenal sebagai sel surya (PV)

Panas matahari merangkum teknologi apa pun yang mengambil sinar matahari dan mengubahnya menjadi panas. Panas itu kemudian dapat digunakan untuk tiga tujuan utama:

• diubah menjadi listrik,
• memanaskan air untuk digunakan di rumah atau bisnis Anda,
• atau untuk memanaskan ruang di dalam rumah Anda.

Masing-masing opsi ini membutuhkan teknologi yang berbeda, tetapi semuanya memanfaatkan kekuatan matahari untuk mengimbangi sebagian kebutuhan energi Anda.

Solar Thermal Power Plants
Menggunakan teknologi panas matahari untuk menghasilkan listrik paling populer untuk proyek surya skala utilitas yang besar. Dalam proses ini, cermin memfokuskan panas dari matahari ke kolektor di mana cairan diubah menjadi uap untuk memutar turbin. Jenis pembangkit listrik ini biasanya disebut concentrating solar power (CSP), karena mereka menggunakan cermin untuk “memusatkan” sinar matahari ke kolektor set (biasanya menara pusat atau pipa di depan masing-masing baris panel). Pembangkit CSP besar dan kuat – biasanya dibangun minimal 100 megawatt, yang lebih dari 10.000 kali lebih besar dari instalasi perumahan rata-rata. Menurut Laboratorium Energi Terbarukan Nasional dan Asosiasi Industri Energi Surya, saat ini ada 11 proyek CSP yang berjalan di AS.

Solar Thermal Hot Water
Alih-alih mengandalkan gas alam atau listrik untuk menyalakan pemanas air panas Anda, pemanas air panas matahari memungkinkan anda mengubah panas dari matahari menjadi air panas untuk rumah atau bisnis Anda. Sistem ini memerlukan kolektor surya (kadang-kadang disebut sebagai “panel panas matahari”), yang mentransfer energi matahari ke air, serta tangki penyimpanan, yang kemudian mengumpulkan dan menyimpan air panas matahari untuk digunakan nanti.

Solar Fotovoltaik

Sel surya, atau sel fotovoltaik, adalah perangkat elektronik yang mengubah energi cahaya langsung menjadi listrik dengan efek fotovoltaik, yang merupakan fenomena fisik.