太阳能可以用来发电，提供热水以及供热、制冷和为建筑物供暖。
光伏电池（太阳能电池）系统可以将太阳光直接转化成电力。一个太阳能或光伏电池由可吸收太阳光的半导体材料组成。太阳能激活原子中的电子，产生游离电子，这些电子流经半导体材料就产生电流。通常40个光伏电池为一个基本单元，10个基本单元组成一个光伏电池组，这样的电池组可为单体建筑供电。大容量光伏电池组可用于发电厂发电。发电厂通常采用集中型太阳能系统，阳光经镜面反射到焦点上聚焦产生高热，可以用来产生蒸汽并进而转化成机械能来发电。
太阳能热水系统主要包含两大部分：太阳能收集器以及贮藏器。典型的是平面收集器是一个用透明表面做成的狭窄长方形盒子，通常被安装在屋顶的朝阳面（正对着太阳）。当太阳光被收集器中的吸收平面吸收后，就能加热收集器管中的流体。然后该受热流体会流至贮藏器――这个系统既使用泵也同时考虑了重力的使用，因为水在加热后，并不改变其自然流动的趋势。有些系统并不一定用水作为中间的吸热介质，通常是有其它介质吸收了热量之后，再通过贮藏器中线圈去加热收集器管中的水。
很多商用建筑的太阳能使用不仅仅局限于热水的供应。太阳能的过程加热系统可以用来加热这些建筑物。比如说利用太阳能通风系统来将进入建筑物内部的空气进行预热，相反，太阳能也可以被用于制冷。
在利用太阳能加热建筑物的情况中不一定都得安装收集器，一些建筑物可以被设计成太阳能直接加热型的。这些建筑物的共性为带有大面积的朝南窗户。用于吸收和储存太阳能的材料可直接安装在建筑物的楼面和墙体里，这样它们就能在白天吸收热量而在晚上缓慢地释放热量――这一过程就被称为直接吸收（太阳能）。同时这种系统还可以为建筑物提供自然光照明，也就是利用白天的日光来为建筑物内部提供光源。
如果一个游离于地球大气层之外的卫星将一块平板正对着太阳光，那么平板表面每平方米所受到的太阳能辐射强度为1367瓦(W/m2)。这个数值称为太阳能常数，它代表在理想状态下能从太阳那儿获得的能量的数量(我们知道745.7 W等于1马力)。如果这一能量值用热量来表示，则太阳能常数等于每平方英尺每小时442个英国热能单位，即442Btu/f2/hr，若用平方米来表示，就是4773.6Btu/m2/hr，因为1平方米等于10.8平方英尺。
当大量的太阳能通过地球大气层辐射至地球表面时，并不是所有的能量都能被地球表面所捕获。因为太阳辐射一旦穿越地球大气层，就会有很多能量被空气分子、水滴和灰尘粒子弹射而发散，或者被臭氧层、水滴和二氧化碳气体分子所吸收而不能到达地球表面。这种太阳能被大气层中气体分子所吸收的现象就能解释为什么当云层增厚，且在地上形成阴影时，我们会感到比较凉快。
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