L'énergie transportée par le rayonnement solaire peut être exploitée par différentes technologies selon l'usage final recherché. Les technologies solaires photovoltaïques transforment ce rayonnement directement en électricité tandis que les technologies solaires thermiques exploitent l'énergie calorifique que ce rayonnement crée dans des matériaux l'ayant absorbé.
Cliquez pour agrandir l'imageDans le cas du solaire photovoltaïque, une partie du rayonnement solaire est captée au moyen d'une cellule photoconductrice. Les photons composant ce rayonnement mettent en mouvement des électrons  au sein de la cellule, ce qui produit un courant électrique. Un pavage de miroirs ou de lentilles peut permettre de concentrer le rayonnement solaire sur une petite cellule à hautes performances  convertissant une part plus étendue du spectre lumineux en énergie électrique. On parle alors de technologie photovoltaïque à concentration.

Dans le cas du solaire thermique, c'est la chaleur issue de l'absorption du rayonnement par des capteurs thermiques qui est exploitée. Cette énergie calorifique est transmise à un fluide qui permet par exemple de chauffer une surface (ex: plancher) ou de l'eau sanitaire (dans un « chauffe-eau »). L'énergie solaire thermique peut également servir à rafraîchir des bâtiments par absorption de chaleur.

Notons qu'il est également possible de convertir l'énergie solaire thermique en électricité par le biais d'un système solaire à concentration thermodynamique: le rayonnement est concentré au moyen de miroirs sur un fluide caloporteur qu'il chauffe à haute température. La vapeur sous haute pression résultant de la chaleur du fluide actionne un turboalternateur pour produire de l'électricité.