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Todo o calor da Terra, exceto o obtido no interior dos átomos, vem, em última análise, do Sol. Além de aquecer a Terra, o Sol fornece a energia utilizada pelas plantas na síntese do alimento que fornece o combustível necessário às funções e aos animais que o comem. O calor do Sol produz a evaporação da água dos oceanos, formando as nuvens que caem sob a forma de chuva sobre as montanhas e descendo correm para o mar. O homem coloca turbinas no caminho por onde passa a água, transformando sua energia em energia elétrica. Os demais combustíveis utilizados pelo homem como gás, petróleo, carvão ou madeira são remanescentes ou produtos de organismos cuja energia original foi derivada do Sol.
O carvão, o gás natural e o petróleo, chamados combustíveis fósseis, têm reservas limitadas. Talvez a solução do problema esteja diante de nós quando olhamos para o céu - o próprio Sol, que por milhões de anos nos tem fornecido sua energia. A luz solar proporciona ao Brasil em cada dois dias energia igual a todas as reservas remanescentes de combustíveis fósseis. Como utilizar essa energia, entretanto, é que é o problema. Uma vez que ela nos alcança de forma tão difusa. Para transformá-la numa fonte eficiente de energia, ela deve ser captada e concentrada, como numa fornalha solar, processo este que custa muito caro. A escuridão e o mau tempo também causam interrupções constantes na recepção da irradiação regular da energia do Sol. Por conseguinte, as mais importantes aplicações industriais da força solar ainda estão bem distantes, mas em pequena escala ela já é utilizada com êxito.
A energia solar pode ser usada de várias maneiras. A luz solar pode ser captada por espécies de estufas colocadas nos telhados das residências, que aquecem a água que passa por elas através de serpentinas. Pode ser aproveitada através de um forno solar, que concentra os raios solares por meio de espelhos curvos. Ou também por meio de células fotovoltáicas, que convertem diretamente a energia solar em energia elétrica. Este processo tem grande aplicação em satélites artificiais.
Painel solar
O aquecimento da água para ser aproveitada nas residências e feito com uma caixa semelhante a uma estufa, coberta com vidro. A radiação solar incide na parte transparente do coletor. Parte dessa radiação atinge a chapa de alumínio pintada de preto no interior da caixa. A pintura preta aumenta a absorção da energia incidente.
Fixada à placa de alumínio encontra-se a tubulação de água. Pelo processo de condução, parte do aquecimento da placa é transmitido para a água. Uma vez aquecida, a água na tubulação fica menos densa e sobe indo para o reservatório. Ao mesmo tempo, a água mais fria desce da parte inferior do reservatório. A água quente, pronta para o consumo, é retirada da parte superior do reservatório, e uma nova quantidade de água é introduzida na parte inferior.
O mesmo princípio pode ser utilizado para o aquecimento e refrigeração de residências. A casa tem suas paredes de face sul (hemisfério norte) pintadas de preto às quais se superpõem paredes de vidro: a radiação atravessa o vidro e aquece a parede, dando origem a uma coluna ascendente de ar quente entre ambas. Com aberturas convenientes no sistema, o ar pode circular no interior da casa, aquecendo-a ou resfriando-a. Como a parede retém o calor por várias horas, o sistema continua a funcionar durante a noite e nos períodos nublados do dia.
Forno solar
Um exemplo de aplicação do forno solar está em Odeillo, nos Pirineus franceses, um colossal espelho parabólico (formado por 9.500 espelhos planos individuais), com a altura de um edifício de sete andares, focaliza os raios solares em um forno dentro da torre do coletor, fazendo-o alcançar temperaturas de até 3.800º C, o suficiente para abrir um furo de 30 cm de diâmetro numa chapa de aço de 3/8 de polegada de espessura, em apenas 60 segundos
Células solares fotovoltaicas
A energia solar é usada também na geração contínua de eletricidade. Para isso utilizam-se as "células solares", desenvolvidas nos anos 50 pela companhia norte americana Bell Telephone para emprego em satélites artificiais. Apresentam uma eficiência de da ordem de 18%, pois a maior parte da energia solar se perde sob a forma de calor.
As células solares são semicondutores constituídos de cristais de silício nos quais se introduzem impurezas (pequenas porcentagens de boro ou arsênio). Com isso, formam-se no condutor regiões de tipo N e do tipo P, com propriedades diferentes: na região N há excesso de elétrons enquanto na região P apresentam-se lacunas que podem ser preenchidas por elétrons. Quando atinge o cristal, a luz excita os seus elétrons, que tendem a se deslocar pelo semicondutor, o que resulta numa corrente contínua.
Se a utilidade das células solares é grande nos satélites artificiais, o mesmo não pode ser dito em relação às aplicações terrestres, pois elas não possuem capacidade de armazenamento, os custos de sua fabricação são bastantes elevados e apresentam uma eficiência de conversão muito baixa. Para operar um aquecedor elétrico de 500 W, por exemplo, seriam necessários 2,5 m2 de células, mesmo que sobre elas incidisse a radiação máxima do Sol.
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