L'energia solare viene dal sole, ma l'energia che il sole emette proviene dalla fusione nucleare su vasta scala. Nello specifico, è la fusione di due atomi di idrogeno in un singolo atomo di elio.
La fusione di due atomi in un singolo atomo più grande produce energia perché si perde una piccola quantità di massa durante la conversione da due atomi a uno. Secondo la formula di Einstein, l'energia prodotta da questa reazione equivale alla perdita di massa della velocità della luce al quadrato.
La reazione avviene all'interno del nucleo del sole, dove la pura pressione gravitazionale comprime così tanto l'idrogeno che gli atomi sono costretti a collidere l'uno con l'altro e si fondono. L'energia prodotta dalle reazioni produce 1.300 watt per metro quadrato. Parte di questa energia viene deviata dall'atmosfera, ma ogni metro quadrato sulla Terra riceve 4,2 kilowatt al giorno.
I collettori solari funzionano perché contengono un materiale che produce una scintilla quando viene colpito dalla luce solare. Le prime celle solari utilizzavano selenio, ma quelle moderne si basavano sul silicio con impurità aggiunte per migliorare la conduttività. Una cella solare media ha uno strato superiore di silicio che è caricato positivamente perché contiene boro e uno strato inferiore che è caricato negativamente perché contiene fosforo. Il flusso di carica tra gli strati produce elettricità che può essere immagazzinata in una batteria ricaricabile per uso generale.
È possibile utilizzare un inverter di alimentazione per modificare l'elettricità CC della batteria in corrente alternata, poiché normalmente viene utilizzata l'AC per i collegamenti elettrici all'interno.
