L'énergie solaire vient du soleil, mais l'énergie émise par le soleil provient de la fusion nucléaire à grande échelle. Plus précisément, il s'agit de la fusion de deux atomes d'hydrogène en un seul atome d'hélium.
La fusion de deux atomes en un seul atome plus gros produit de l'énergie car une petite quantité de masse est perdue lors de la conversion de deux atomes en un. Selon la formule d'Einstein, l'énergie produite par cette réaction équivaut à la masse perdue multipliée par la vitesse de la lumière au carré.
La réaction se produit dans le noyau du soleil, où la simple pression gravitationnelle comprime si fortement l'hydrogène gazeux que les atomes sont obligés de se heurter et de fusionner. L'énergie produite par les réactions produit 1 300 watts par mètre carré. Une partie de cette énergie est déviée par l'atmosphère, mais chaque mètre carré sur Terre reçoit 4,2 kilowatts par jour.
Les capteurs solaires fonctionnent car ils contiennent un matériau qui produit une étincelle lorsqu'il est touché par la lumière du soleil. Les premières cellules solaires utilisaient du sélénium, mais les plus modernes sont à base de silicium avec des impuretés ajoutées pour améliorer la conductivité. Une cellule solaire moyenne a une couche supérieure de silicium qui est chargée positivement car elle contient du bore et une couche inférieure qui est chargée négativement car elle contient du phosphore. Le flux de charge entre les couches produit de l'électricité qui peut être stockée dans une batterie rechargeable à usage général.
Un onduleur peut être utilisé pour transformer le courant continu de la batterie en courant alternatif, car le courant alternatif est couramment utilisé pour le câblage électrique à l'intérieur.
