L'energia solare che in un anno, attraverso è atmosfera, giunge sulla terra è solo circa 1/3 dell'energia totale intercettata dalla terra al di fuori dell'atmosfera e di essa il 70% cade sui mari. Tuttavia la rimanente energia (1,5 x 1017 kWh) che in un anno cade sulle terre emerse è pari ad alcune migliaia di volte il consumo totale energetico mondiale attuale.

L'energia solare può essere direttamente convertita in energia elettrica per mezzo di celle fotovoltaiche, che, grazie a materiali semiconduttori, sfruttano il fenomeno della fotoelettricità.

Le celle solari hanno una elevatissima affidabilità, ma attualmente il loro mercato è ancora condizionato da un alto costo del kWh prodotto, specie se questo viene confrontato con quello derivante da tecnologie tradizionali.

Le 3 tipologie impiantistiche sono:

a) le applicazioni per utenze isolate dalle reti di distribuzione di energia elettrica;

b) i mini-impianti interfacciati alla distribuzione elettrica in bassa tensione;

c) gli impianti medio-grandi di generazione elettrica, collegati alla rete esterna.

Esempi o campi di applicazioni per utenze isolate, su cui si basa la elettrificazione dei territori non serviti dalla rete elettrica sono:

• il pompaggio dell'acqua, soprattutto per usi agricoli;
• l'alimentazione di ripetitori radio, di stazioni di rilevamento e trasmissione dati (meteorologici, sismici, sui livelli dei corsi d'acqua), di apparecchi telefonici nel settore delle comunicazioni;
• la carica di batterie, nella marina da diporto, nel tempo libero, per installazioni militari, ecc.;
• l'alimentazione di sistemi di segnalazione o di prevenzione incendi, nei servizi di protezione civile;
• nei servizi sanitari, ad es. per l'alimentazione di refrigeratori, molto utili soprattutto nei Paesi in via di sviluppo, per la conservazione di vaccini e plasma;
• l'illuminazione e, in generale, la fornitura di potenza per case, scuole, ospedali, rifugi, fattorie, laboratori, ecc.;
• la potabilizzazione dell'acqua;
• la segnaletica sulle strade, le segnalazioni di pericolo nei porti e negli aeroporti;
• altri usi (illuminazione di segnali stradali e di boe di navigazione, alimentazione di dispositivi d'allarme isolati, ecc.).

Tutti questi impianti richiedono sistemi di accumulo che garantiscano la fornitura di energia anche nelle ore notturne o in presenza di condizioni meteorologiche sfavorevoli. Inoltre, nel caso in cui gli utilizzatori siano in corrente alternata, viene anche adottato un inverter, che trasforma la corrente continua in uscita dal generatore fotovoltaico in corrente alternata, assicurando il valore di tensione desiderato. Nel caso di generatori fotovoltaici al servizio di impianti di pompaggio, il sistema di accumulo è costituito dal serbatoio.

Un secondo tipo di applicazioni è quello relativo a piccoli impianti collegati alla rete elettrica di distribuzione in bassa tensione, che, a differenza delle utenze isolate, non prevedono necessariamente l'utilizzo di batterie. Una applicazione alquanto recente in questo settore è quella relativa ai sistemi fotovoltaici integrati negli edifici.