La historia de la energía solar se remonta a algunas de las primeras civilizaciones, que utilizaban lupas para concentrar los rayos del sol y encender fuego. Sin embargo, la energía solar en el contexto actual suele remontarse al descubrimiento del efecto fotovoltaico , observado por primera vez por el físico francés Alexandre-Edmond Becquerel en 1839.

Becquerel descubrió que cuando un material semiconductor, como el platino o la plata, se expone a la radiación solar, se forma una corriente eléctrica. En la década de 1880, Charles Fritts amplió el trabajo de Becquerel creando la primera célula solar. Varios científicos defendieron los trabajos sobre la energía solar hasta que se produjo un gran avance en 1954, cuando Bell Labs desarrolló la primera célula fotovoltaica de silicio. Hoy en día, la energía fotovoltaica es la forma más común de aprovechar la energía solar.

La energía solar es posible gracias a las reacciones nucleares que tienen lugar en el núcleo del sol. Los protones de hidrógeno chocan de forma violenta y se fusionan para crear helio, produciendo cantidades masivas de energía. Esta energía se irradia desde el sol hacia el sistema solar a través de un espectro de ondas electromagnéticas, también conocidas como radiación electromagnética.

La energía solar desempeña un papel crucial en la creación y el mantenimiento de la vida en la Tierra. El efecto invernadero, por ejemplo, es un fenómeno en el que la energía solar es absorbida por la superficie de la Tierra e irradiada de nuevo a la atmósfera. Los gases de efecto invernadero como el vapor de agua y el dióxido de carbono atrapan el calor, creando una capa de aislamiento que mantiene el planeta caliente y habitable. Casi todos los seres vivos dependen de la energía solar, ya sea directamente, a través de procesos como la fotosíntesis, o indirectamente como miembros de la cadena alimenticia.

En la Tierra, los sistemas solares fotovoltaicos (FV) y de energía solar concentrada (CSP) se utilizan para convertir la luz solar en otras formas de energía, como electricidad y energía térmica.

La energía solar FV utiliza el efecto fotovoltaico , la generación de voltaje por exposición a la luz, para crear electricidad. Un panel o módulo solar es un ejemplo común de sistema fotovoltaico , ya que puede albergar un conjunto de células fotovoltaicas (o células solares). La cantidad de células FV puede variar desde una hasta cientos en un solo panel FV.

Cada célula FV contiene un semiconductor hecho de silicio u otros materiales semiconductores que se utilizan para crear un campo eléctrico. Al absorber la luz solar, los electrones se desprenden del semiconductor y son arrastrados por una corriente eléctrica que se dirige hacia un dispositivo externo. Este flujo de energía se considera una corriente continua (CC), que genera electricidad proporcional a la cantidad de luz solar recibida. La electricidad de CC puede convertirse en corriente alterna (CA) mediante inversores solares, que permiten producir electricidad de CA a un voltaje determinado.

La electricidad generada por un sistema de paneles solares puede utilizarse de inmediato. El exceso de energía puede almacenarse en una batería solar o enviarse a la red eléctrica. Los propietarios de viviendas pueden recibir créditos energéticos en su factura de electricidad a cambio de las aportaciones de sus paneles solares. Esto se hace a través de la medición neta. Los sistemas FV son el método de conversión más común para aplicaciones a pequeña escala y pueden utilizarse para algo tan sencillo como alimentar una calculadora. Sin embargo, también pueden escalarse para una mayor generación de electricidad. Algunas centrales FV pueden proporcionar energía a ciudades enteras.

La energía solar concentrada (también llamada energía termosolar concentrada) utiliza espejos para reflejar y recoger la luz solar en receptores llenos de fluido. El calentamiento solar eleva la temperatura del fluido, generando energía térmica a través del agua caliente. La energía se utiliza para alimentar motores o hacer girar turbinas, que a continuación generan electricidad que fluye hacia centrales eléctricas o complementa las redes eléctricas.

Por lo general, la CSP se utiliza en aplicaciones industriales y de servicios a gran escala. Las centrales solares, por ejemplo, pueden producir cientos de megavatios (MW) de energía eléctrica cada año a través de sistemas de CSP. Sin embargo, la CSP también puede utilizarse a menor escala para dispositivos como las cocinas solares.

Tanto los sistemas FV como los CSP se consideran sistemas de energía solar activos ya que utilizan tecnologías solares para producir energía directamente.

En cambio, los sistemas de energía pasiva utilizan enfoques de diseño sostenible como la arquitectura solar para aprovechar el calentamiento y enfriamiento naturales de la Tierra. A medida que el sol calienta la Tierra durante todo el día, los materiales de construcción como la madera, el metal y el vidrio absorben la energía solar. Cuando el sol se pone y la atmósfera se enfría, los materiales de construcción emiten el calor almacenado por conducción, convección y radiación.

Los arquitectos e ingenieros pueden utilizar este intercambio de calor para crear soluciones eficientes y económicas para calentar y enfriar edificios. Por ejemplo, pueden pintar un tejado de blanco para reflejar la energía del sol o instalar un solárium para calentar de forma natural partes de un edificio.

Varios avances en energía solar están tomando forma en el panorama normativo, empresarial y tecnológico internacional. En Estados Unidos, el Departamento de Energía está trabajando estrechamente con la administración Biden para reducir los obstáculos al almacenamiento de energía y mejorar los esfuerzos de descarbonización . Esto se produce en un momento en que estados como California y Nevada, donde los incentivos de crédito fiscal recompensan a los propietarios de viviendas por optar por la energía solar, se enfrentan a un problema único: las empresas de energía solar están viendo superadas sus necesidades energéticas por un exceso de instalaciones solares. 

En India, Adani Green Energy puso en marcha 1 gigavatio (GW) de energía solar en el parque solar FV de Khavda, en el estado de Gujarat, un paso crucial en su camino hacia la construcción de 30 GW de capacidad.² Mientras tanto, Lightsource, con sede en el Reino Unido, está desarrollando un parque solar FV de 560 MW en Grecia que se convertirá en el segundo parque solar más grande de Europa, un título que actualmente ostenta el parque solar Witnitz, en el este de Alemania.³

Los frigoríficos que funcionan con energía solar están ayudando a combatir los brotes de malaria en África almacenando las vacunas a una temperatura segura.⁴ En Japón, hay planes en marcha para transmitir energía solar directamente desde el espacio a la Tierra para 2025.⁵ Estas innovaciones son posibles gracias a la reducción del coste de la energía solar, que ha bajado un 90 % en la última década, y a los avances en los sistemas de almacenamiento de energía.⁶