Potencialna sončna energija je energija, shranjena v soncu, ki se lahko pretvori v druge oblike energije. Le zelo majhen del energije, ki nam je na Zemlji na voljo od sonca, je ujet in uporabljen s strani ljudi. Večina obnovljivih virov energije, ki so na voljo na planetu, izvira iz energije sonca. Edina izjema pri tem sta geotermalna energija in energija plimovanja.
Potencialna sončna energija prispe na površje zemlje v obliki svetlobnih valov, ki so potovali od sonca skozi vesolje. Valovne dolžine te sončne energije se razlikujejo, pri čemer je večina svetlobe v infrardečem ali vidnem območju, nekaj pa v ultravijoličnem območju. Ko svetlobni valovi prispejo v zemeljsko atmosfero, se približno tretjina energije odbije nazaj v vesolje. Preostanek energije absorbirajo ozračje, oblaki, kopno in morje.
Nekaj potencialne sončne energije, ki jo absorbira zemlja, se pretvori v druge oblike energije, ki jih ljudje lahko uporabijo za proizvodnjo energije. Sončna energija povzroči izhlapevanje vode, kar prispeva k gibanju zraka, kot je veter. Energija vetra se lahko uporablja za proizvodnjo električne energije.
Celo moč, ki jo ustvari zgorevanje fosilnih goriv, izvirno izvira iz sončne energije. Fotosinteza rastlin ujame potencialno sončno energijo in jo pretvori v kemično energijo, ki ustvarja novo snov na osnovi ogljika. Na ta način rastlinska snov, hrana, les in živalska snov v končni fazi izvirajo iz sončne energije sonca.
Poleg posredne uporabe potencialne sončne energije s sežiganjem fosilnih goriv ali uporabe vetra in drugih naravnih pojavov za proizvodnjo električne energije, ljudje tudi ujamejo nekaj sončne energije in jo neposredno pretvorijo v električno energijo. Ena glavnih tehnologij, ki se uporabljajo za to, je fotovoltaika. Na atomski ravni fotovoltaika deluje, ker imajo nekateri materiali sposobnost absorbiranja svetlobnih valov in nato sproščanja elektronov. Sproščeni elektroni se lahko zajamejo kot električni tok. Silicij je ena takih vrst materiala.
Znanost o fotovoltaiki je bila prvič odkrita že leta 1839. Več kot sto let je bila tehnologija predraga, da bi imela široko uporabo. V šestdesetih letih prejšnjega stoletja je bila potencialna sončna energija uporabljena za ustvarjanje energije na vesoljskih plovilih. Sodobna tehnologija je zdaj napredovala do točke, ko je mogoče učinkovito izkoristiti potencialno sončno energijo, kar vodi do številnih osebnih in komercialnih aplikacij.