人類目前使用的最主要能量來源是化石能源，例如大部分汽車用的仍然是汽油和柴油，飛機用的都是航空煤油，發電廠當中還有很多是用火力發電，等等。但地球從外界接收能量的最大來源，其實是太陽。
地球接收太陽能的平均功率是17300萬億瓦，是現在全球能耗功率的1萬倍，也就是說，只要我們想辦法從太陽能當中汲取萬分之一并加以利用，就能滿足全人類的能源需求。目前人類使用能源的主要方式，其實是用電，當然交通當中的燃油使用率依然很高，但是在不
遠的未來，相信人類的主流交通工具所使用的能量會是電能，譬如高鐵就完全是用電的。在汽車領域，電動車也會變得越來越主流。
但問題是，要如何把太陽能轉化成電能呢？這利用的是一個叫作“光生伏特效應”的物理現象。簡單來說就是用兩種半導體，把P型半導體和N型半導體接在一起，做成太陽能電池板。半導體是一種導電任介于導體和絕緣體之間的材料，當加在上面的電壓大的時候，它就表現為導電，反之則表現為絕緣。
所謂P型半導體，是在半導體當中有很多電子被拔掉后留下的“空洞”，學名叫“空穴”。我們知道原子是中性的，但它是由帶負電的電子和帶正電的原子核組成的，如果我們想辦法在一個材料中拔掉它的電子，那剩下來的“空穴”不就帶正電了嗎？這正是P型半導體的特點，它攜帶很多帶正電的空穴，N型半導體則容易攜帶電子，它剛好跟P型半導體相反。P型半導體和N型半導體連接在一起形成PN結。
太陽光無非就是電磁波，電磁波進人PN結后，會把兩種電荷的載體，也就是“空穴”和電子都激發出來，這就會在PN結當中形成電壓，再在兩極上接根電線就能發電了。這就是太陽能發電的原理，叫光生伏特效應。
既然太陽能那么多，為什么我們現在還無法廣泛使用太陽能呢？
其實一個主要的原因就是貴。生產這樣的太陽能電池板，獲得同樣發電效率所需要的投入跟燒煤、燒石油比起來，成本實在太高。但從長遠來看，化石能源不會是可持續發展的能量來源。現在地球上的化石能源儲量還比較充足，從經濟學的角度來看，使用化石能源成本低。
但是化石能源消耗得越來越多，二氧化碳的排放量越來越大，二氧化碳是溫室氣體，會進一步升高地球的平均溫度，為了人類的可持續發展，清潔能源的發展是必然趨勢。即便從成本的角度，表面上來看使用化石能源成本低，但是對環境造成的污染也是要花錢治理的，隨著人類社會的發展，化石能源最終要被清潔能源取代。太陽能是一個很有前景的發展方向。
